CN110385175A - 一种可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备，涉及粉磨装置技术领域。本发明包括壳体，搅拌装置、分隔搅拌腔与壳体出料口的筛分装置以及通入搅拌腔的输送气流，其中,输送气流被构造成能够使已研磨物料穿过筛分装置向出料口方向输送。本发明的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备利用输送气流的风力实现边磨边选，及时将已研磨物料从搅拌腔中带出，避免物料过磨。
Description
技术领域
本发明涉及粉磨装置技术领域，特别是一种可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备。
背景技术
高能球磨机是破碎和粉磨工艺的核心设备,工业上主要使用的滚筒式球磨机处理量大,但其存在临界转速,球磨时碰撞能量较小。搅拌式球磨机筒体部分固定,搅拌器随同主轴一起高速旋转,在摩擦力和离心力的作用下带动筒体内的研磨介质一起运动,使介质之间、介质与壁面之间发生激烈且频繁的碰撞、剪切和摩擦作用,从而造成物料的破碎与解离。搅拌式球磨机原理上不存在转速限制,球磨时碰撞能量可以达到很大值,实现高能量密度输入。
搅拌式球磨机根据搅拌轴安装方式可分为立式和卧式两种,根据粉磨工艺又可分为干法和湿法两种。立式与卧式相比,立式的搅拌轴采用悬挂安装,球磨过程中搅拌轴受到动态冲击作用,使搅拌轴摆动过大,长时间工作,容易出现卡机现象和轴承密封失效。干法与湿法相比,湿法生产工艺流程复杂,后续需要进行脱水和烘干处理,成品制作周期长。
根据中国发明专利CN103567028B公开的一种用于研磨干燥或非干燥物质的搅拌式球磨机,其配设有研磨容器,搅拌轴在研磨容器中央或中央附近延伸,多个研磨元件设置在该搅拌轴上。该搅拌式球磨机在搅拌轴中心设置流体通道,利用流体通道将流体引入到连接在出口区域上游的最后一个研磨元件的空间附近,流体以0-50m/s速度在研磨容器中移动。该搅拌式球磨机主要适用湿法粉磨，料流径向地通过分离装置从而分离物料与研磨介质，物料容易在分离装置处堆积。流体通过搅拌轴设置在出口区域上游的排出孔喷射入研磨容器，物料在出口区域上游、分离装置及出口之间穿流，优化输送介质在研磨容器中的流动，缓解堵料问题，但耗能较高。
根据中国发明专利CN104053506A公开的一种运行搅拌式球磨的方法及执行该方法的搅拌式球磨机,其中分离系统包括具有自由孔面的静止筛网,该孔面构造为使得通过分离系统和产品出口离开搅拌式研磨机的气体通过速度为约10m/s至30m/s,优选15m/s至25m/s。该搅拌式球磨机同样主要适用湿法粉磨，依靠搅拌轴旋转带动具有粘滞性的料流做研磨运动，从而在高填充率高转速下进行物料的粉磨。该搅拌式球磨机的出料口设置在筒体端部中心处,采用风扫磨形式排料,同样不利于物料正常排出,耗能较高。
根据中国实用新型专利CN202447150U公开的一种卧式干式内分级搅拌磨机,其包括筒体、搅拌轴、驱动系统、进料锁气器、气冷系统、分级系统和机座,所述搅拌轴安装与筒体内,端部连接驱动系统,筒体安装在机座上,进料锁气器安装在筒体一端上部和进料口连接,气冷装置安装在筒体内,分级系统安装在筒体上部出料口上。该卧式干式内分级搅拌磨机进料口设置在筒体上部,不利于在高转速高填充率下进行正常进料；其搅拌轴由主轴及搅拌盘或叶片组成,容易出现死料区，尤其是在充填率高于32％的条件下，研磨介质和物料堆积在筒体内，搅拌盘或叶片空转，研磨介质和物料无法进行有效的研磨运动。
现有湿式球磨机一般通过设置在筒体内出料口处的磨内筛分装置进行分级，而干式球磨机通过连接筒体的分级组进行分级且粗料返回磨内循环球磨，可以有效防止未充分研磨的物料过早出磨。但对于物料在筛分装置及出料口位置形成堵塞的问题，以及磨内已研磨物料无法及时排出造成过磨的问题，现有球磨机无有效的解决手段，影响连续生产及粉磨成品的品质。且现有的球磨机进料及出料方式不合理，在转速高于临界转速3倍以上、研磨介质充填率70％以上的条件下，现有的球磨机进料及出料方式无法满足连续生产的需求。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对现有球磨机无法适应连续生产的问题，进一步的说是物料过磨的问题，本发明提供一种可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备，其通过在搅拌腔中引入输送气流，实现边磨边选，及时将已研磨物料从搅拌腔中带出，避免物料过磨。
本发明采用的技术方案如下：
根据本发明公开的一种可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备，用于水泥熟料的干式粉磨，包括:具有进料口和出料口的壳体，包括限定了搅拌腔的壁；搅拌装置，包括至少部分伸入搅拌腔的搅拌轴以及设置在搅拌轴上的搅拌单元，所述搅拌单元沿搅拌轴的径向突出，所述搅拌装置与壳体配合以带动至少部分研磨介质及待研磨物料作研磨运动；分隔搅拌腔与出料口的筛分装置；通入搅拌腔内的输送气流；其中，所述输送气流被构造成能够使已研磨物料穿过筛分装置向出料口方向输送。
进一步的，所述输送气流带动已研磨物料在搅拌腔内沿平行于搅拌轴轴向的方向穿流并穿过筛分装置。
进一步的，搅拌单元沿搅拌轴轴向的两侧形成围绕搅拌轴的亚研磨区；搅拌单元至少设置有一个过流孔，所述过流孔被构造成允许所述输送流体沿平行于搅拌轴轴向的方向在亚研磨区之间穿流。
进一步的，所述输送气流的速度为5-30m/s；所述输送气流由冷却气流和烘干气流中的一种或两种相互切换形成。
进一步的，所述过流孔沿平行于搅拌轴轴线的方向贯通；所述过流孔在搅拌单元的圆周方向上间隔布置。
进一步的，所述进料口设置在壳体的端部上，所述进料口配合搅拌轴外围的空腔区进料。
进一步的，所述进料口设置在壳体端部的非中心位置上，且所述进料口位于壳体上部。
进一步的，所述筛分装置在搅拌腔与出料口之间分隔形成用于气固分离的过流腔；过流腔中的已研磨物料在自身重力和输送气流风力的合力作用下沉降至出料口并与所述输送气流分离。
进一步的，所述壳体设置有进风口和出风口；所述出风口连通过流腔且位于出料口上方；所述出风口与出料口之间设置有高度差。
进一步的，已研磨物料通过筛分装置与研磨介质分离；所述筛分装置至少包括安装在壳体内的静止的筛板，所述筛板的筛孔直径小于研磨介质的直径。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备在搅拌腔中引入输送气流，不同于现有干式球磨机基本依靠物料的溢流作用推动物料的流动，本发明通过输送气流优化物料在搅拌腔内的搅拌及流动方式，风力参与物料的搅拌及输送，促使已研磨物料及时排出搅拌腔，避免过磨；此外，本发明优化进料及出料方式，防止出现进料受阻、出料堵塞的问题，使其能够良好适应转速高于临界转速3倍以上、充填率高于70％条件下水泥熟料干法粉磨的连续生产，提交效率的同时大幅降低能耗。
附图说明
图1是本发明的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备第一种实施方式的剖视图；
图2是本发明图1中A的局部放大示意图；
图3是本发明的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备第二种实施方式的剖视图；
图4是本发明的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备第三种实施方式的剖视图；
图中标记：100-水泥熟料粉磨实施装备；110-壳体；120-搅拌轴；130-搅拌单元；140-增强搅拌件；150-驱动系统；160-筛分装置；170-冷却装置；111-搅拌腔；112-进料口；113-出料口；114-进风口；115-出风口；116-过流腔；131-盘状叶片；132-螺旋状叶片；M,N-端部；F-输送气流；S-亚研磨区；R-环空区。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
参照图1说明根据本实施例公开的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备100，其包括壳体110、搅拌装置和筛分装置160。壳体110包括限定了搅拌腔111的壁，以及连通搅拌腔111的进料口112和出料口113，搅拌腔111内充填有大致呈球状的研磨介质(附图未示出)，待研磨物料(附图未示出)由进料口112进入搅拌腔111。搅拌装置设置于搅拌腔111内，其包括搅拌轴120和搅拌单元130；搅拌轴120至少部分的插入搅拌腔111内，搅拌单元130安装在搅拌轴120上并沿搅拌轴120的径向突出。通过搅拌装置与壳体110的转动配合使至少部分研磨介质及待研磨物料绕搅拌轴120做研磨运动，研磨介质之间，以及研磨介质与搅拌腔111内壁之间的碰撞、剪切、摩擦等作用使待研磨物料逐步研磨形成已研磨物料，已研磨物料经由出料口113排出。为便于排料，壳体110内设置有分隔搅拌腔111与出料口113的筛分装置160。筛分装置160的筛孔小于研磨介质的直径，从而使物料与研磨介质分离，防止研磨介质从出料口113排出，则研磨介质只需添加无需更换。
可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备100的搅拌装置有水平和竖直两种布置方式，本实施例中优选采用水平布置的方式，以使其适应转速高于临界转速、充填率高于70％的工作条件。可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备100的搅拌方式可大致分为三种：a)壳体110静止，搅拌装置转动；b)壳体110转动，搅拌装置静止；c)壳体110与搅拌装置均转动，且壳体110与搅拌装置相对转动。由于第一种搅拌方式能耗低，且可将转速提升至临界转速以上，因此，本实施例优选的采用壳体110静止，搅拌装置转动的搅拌方式。
本实施例中，搅拌腔111内通入输送气体，输送气流F被构造成能够使已研磨物料穿过筛分装置160向出料口113方向输送。输送气流F作为物料传送的动力源，参与到物料的搅拌及流动中，一方面，部分已研磨物料及待研磨物料由于自身溢流而穿过筛分装置160，另一方面，部分已研磨物料在输送气流F的风力作用下穿过筛分装置160、输送出搅拌腔111。作用的与物料的溢流作用共同作用，使输送气体的速度为5-30m/s,优选为15-25m/s。优选的，输送气流F带动已研磨物料在搅拌腔111内沿平行于搅拌轴120轴向的方向穿流并穿过筛分装置160，搅拌轴120与筛分装置160的作用面大致垂直，则输送气体的流动阻力最小，可有效降低能耗，且筛分装置160可与高速运动的研磨介质直接接触，有效防止筛分装置160处出现堵料问题。
搅拌单元130的沿搅拌轴120轴向的两侧形成有围绕搅拌轴120的亚研磨区S，由于缺少如水等具有粘滞性的流体作为输送介质，亚研磨区S内经过研磨运动形成的已研磨物料难以通过搅拌单元130与搅拌腔111内壁之间的空间流向出料口113，亚研磨区S容易出现物料过磨现象。本实施例中，搅拌单元130上设置有过流孔，过流孔被构造成允许已研磨物料沿平行于搅拌轴120轴向的方向在亚研磨区S之间穿流并向出料口113方向移动。另一方面，过流孔允许输送流体沿平行于搅拌轴120轴向的方向在亚研磨区S之间穿流，进一步减小输送气流F的流动阻力，降低能耗。优选的，过流孔沿平行于搅拌轴120轴线的方向贯通，且过流孔在搅拌单元130的圆周方向上间隔布置。过流孔的形状不限，过流孔的大小允许研磨介质及物料通过，因此，在输送气体F的协助下，已研磨物料可沿平行于搅拌轴120轴向的方向在亚研磨区S之间穿流并向出料口113方向传送。
本实施例中，可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备100可在研磨过程中同步进行物料的干燥。一方面，研磨介质及物料高速运动产生的热能促进物料中的水分散失。另一方面，通过搅拌腔111中的输送气流F可由冷却气流或烘干气流形成，也可由冷却气流和烘干气流相互切换形成。当搅拌腔111内温度过高时可能引起石膏脱水成半水石膏，致使水泥假凝，此时通入冷却气流可有效杜绝上述问题，并使可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备100维持在高性能状态；当搅拌腔111内温度较低时，通过烘干气流可辅助进行物料的干燥。
在搅拌单元130高速旋转的过程中，研磨介质呈现贴壁运动的趋势，并在搅拌腔111内靠近搅拌轴120的范围内出现空腔区，如果在壳体110侧壁设置进料口112，则进料口112受料流遮挡无法正常给料，搅拌腔111内的研磨介质和物料甚至会通过进料口112甩出搅拌腔111。本实施例中，壳体110具有两个端部，搅拌轴120的轴线穿过壳体110的两个端部。进料口112设置在壳体110的其中一个端部M上。在搅拌单元130高速旋转的过程中，研磨介质呈现贴壁运动的趋势，并在搅拌腔111内靠近搅拌轴120的范围内出现空腔区，优选的，进料口112配合搅拌轴120外围的空腔区进料。出料口113设置在壳体110的另一端部的非中心位置或靠近另一端部的侧壁上。为提高搅拌轴120的稳定性，进料口112优选的设置在壳体110端部的非中心位置上；为进一步优化进料方式，进料口112处可设置倾斜通道。
本实施例中，筛分装置160在搅拌腔111和出料口113之间分隔形成用于气固分离的过流腔116。过流腔116可作为分离已研磨物料与输送气流F的缓冲区域，过流腔116中的已研磨物料可在自身重力和输送气流F风力的合力作用下沉降至出料口113并与所述输送气流F分离。优选的，壳体110的出风口115与出料口113分离，且出料口113处设置有锁风阀；出风口115连通过流腔116且位于出料口113上方，出料口113与出风口115之间设置有高度差。为进一步优化排料方式，出风口115处设置有倾斜通道。
本实施例中，搅拌轴120在搅拌腔111内旋转时，搅拌单元130跟随搅拌轴120共同旋转。搅拌单元130沿搅拌轴120径向突出于搅拌轴120，是粉磨的主要功能性元件。在搅拌单元130的第一种具体实施方式中，如图1和图3所示，至少一个搅拌单元130为盘状叶片131，且至少一个搅拌单元130为螺旋状叶片132，即搅拌腔111内存在至少两种结构的搅拌单元130；多个搅拌单元130沿搅拌轴120轴向间隔布置，不同搅拌单元130的布局按照粉磨工艺的需求进行调整。在搅拌单元130的第二种具体实施方式中，如图4所示，搅拌轴120上设置的多个搅拌单元130均为盘状叶片131，盘状叶片131沿搅拌轴120轴向间隔布置。在搅拌单元130的第三种具体实施方式中，搅拌轴120上设置有搅拌单元130，其中多个搅拌单元130为螺旋状叶片132，多个螺旋状叶片132首尾相接的顺序连接。搅拌单元130的形状及其布局方式可按照粉磨工艺的需求进行调整，不限于上述例举的具体实施方式。
申请人在实际操作中发现，搅拌腔111中下部的亚研磨区S极易变成死料区，导致搅拌单元130空转及无效研磨。连接在搅拌单元130上的增强搅拌件140在相邻搅拌单元130之间延伸，即增强搅拌件140在亚研磨区S延伸。在搅拌单元130随搅拌轴120共同旋转时，增强搅拌件140与搅拌单元130协同工作，使对应亚研磨区S内的至少部分研磨介质和待研磨物料与增强搅拌件140发生冲击、碰撞，这部分研磨介质和待研磨物料在增强搅拌件140及搅拌单元130的带动下向搅拌腔111上部扬起并做研磨运动。
作为研磨运动的主要功能性元件，搅拌单元130一般使用寿命较短，需要及时更换。本实施例中的搅拌单元130为剖分式结构，搅拌单元130由可拆分或组合的两个或两个以上的分叶片通过螺栓连接或其他连接方式组合形成，降低更换搅拌单元130的难度和成本。为延长搅拌单元130的使用寿命，搅拌单元130可采用耐磨合金或强度高于耐磨合金的材料制成，可选的，搅拌单元130表面可设置复合耐磨材料层。
本实施例中，增强搅拌件140在搅拌单元130的圆周方向上间隔布置，即设置在同一搅拌单元130上的多个增强搅拌件140沿环绕搅拌轴120轴线的方向间隔布置。在增强搅拌件140的第一种具体布置方式中，相邻的两个或两个以上的搅拌单元130可通过增强搅拌件140相互连接以形成笼式搅拌组，搅拌轴120上可间隔设置多个笼式搅拌组。在增强搅拌件140的第二种具体布置方式中，搅拌轴120上的相邻搅拌单元130均通过增强搅拌件140相互连接以形成一体式的笼式搅拌组。在增强搅拌件140的第三种具体布置方式中，连接在搅拌单元130上的增强搅拌件140与相邻搅拌单元130无连接。为便于增强搅拌件140的加工和维修更换，可优选的采用第一和第三种布置方式。增强搅拌件140的布置方式可按照粉磨工艺的需求进行调整，不限于上述例举的具体布置方式。
图1中展示的增强研磨件呈细直棒状，细直棒状的增强搅拌件140的延伸线平行于搅拌轴120轴线，即增强搅拌件140沿平行于搅拌轴120轴线的方向延伸。图3中展示的增强搅拌件140也呈细直棒状，增强搅拌件140的延伸线与搅拌轴120轴线异面，即增强搅拌件140沿与搅拌轴120轴线异面的方向延伸。除细直棒状外，增强搅拌件140也可呈螺旋棒状、平板状、弧形板状等类似形状，不限于上述例举的情况。
本实施例中，壳体110的壁环绕搅拌装置，壁与搅拌装置的搅拌单元130之间设置有间隙W1，该间隙W1的宽度与研磨介质直径的比值大于3。壁在搅拌单元130外围形成环空区R，亚研磨区S带动环空区R作研磨运动。具体地说，亚研磨区S的至少部分研磨介质及物料在搅拌装置的带动下绕搅拌轴120作研磨运动，进而促使搅拌装置外围环空区R的至少部分研磨介质及物料作研磨运动。在相邻搅拌单元130未通过增强搅拌件140相互连接时，如图2所示，在搅拌轴120长度方向(轴向)上相邻的两个增强搅拌件140之间设置有预留间隙W2，预留间隙W2的宽度与研磨介质直径的比值大于2。
作为研磨运动的另一主要功能性元件，增强搅拌件140也极其出现磨损，需要及时更换。本实施例中，为延长搅拌单元130的使用寿命，增强搅拌件140可采用耐磨合金或强度高于耐磨合金的材料制成，可选的，增强搅拌件140表面可设置复合耐磨材料层。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备，用于水泥熟料的干式粉磨，其特征在于包括:具有进料口(112)和出料口(113)的壳体(110)，包括限定了搅拌腔(111)的壁；
搅拌装置，包括至少部分伸入搅拌腔(111)的搅拌轴(120)以及设置在搅拌轴(120)上的搅拌单元(130)，所述搅拌单元(130)沿搅拌轴(120)的径向突出，所述搅拌装置与壳体(110)配合以带动至少部分研磨介质及待研磨物料作研磨运动；
分隔搅拌腔(111)与出料口(113)的筛分装置(160)；
通入搅拌腔(111)内的输送气流(F)；
其中，所述输送气流(F)被构造成能够使已研磨物料穿过筛分装置(160)向出料口(113)方向输送。
2.如权利要求1所述的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备，其特征在于，所述输送气流(F)带动已研磨物料在搅拌腔(111)内沿平行于搅拌轴(120)轴向的方向穿流并穿过筛分装置(160)。
3.如权利要求1所述的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备，其特征在于，所述输送气流(F)的速度为5-30m/s；所述输送气流(F)由冷却气流和烘干气流中的一种或两种相互切换形成。
4.如权利要求1所述的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备，其特征在于，搅拌单元(130)沿搅拌轴(120)轴向的两侧形成围绕搅拌轴(120)的亚研磨区(S)；搅拌单元(130)至少设置有一个过流孔，所述过流孔被构造成允许所述输送流体沿平行于搅拌轴(120)轴向的方向在亚研磨区(S)之间穿流。
5.如权利要求4所述的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备，其特征在于，所述过流孔沿平行于搅拌轴(120)轴线的方向贯通；所述过流孔在搅拌单元(130)的圆周方向上间隔布置。
6.如权利要求1-5任一项所述的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备(100)，其特征在于，所述进料口(112)设置在壳体(110)的端部(M)上，所述进料口(112)配合搅拌轴(120)外围的空腔区进料。
7.如权利要求1-5任一项所述的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备(100)，其特征在于，所述进料口(112)设置在壳体(110)端部(M)的非中心位置上，且所述进料口(112)位于壳体(110)上部。
8.如权利要求1-5任一项所述的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备，其特征在于，所述筛分装置(160)在搅拌腔(111)与出料口(113)之间分隔形成用于气固分离的过流腔(116)；过流腔(116)中的已研磨物料在自身重力和输送气流(F)风力的合力作用下沉降至出料口(113)并与所述输送气流(F)分离。
9.如权利要求8所述的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备，其特征在于，所述壳体(110)设置有进风口(114)和出风口(115)；所述出风口(115)连通过流腔(116)且位于出料口(113)上方；所述出风口(115)与出料口(113)之间设置有高度差。
10.如权利要求1-5任一项所述的可连续生产的水泥熟料粉磨实施装备，其特征在于，已研磨物料通过筛分装置(160)与研磨介质分离；所述筛分装置(160)至少包括安装在壳体(110)内的静止的筛板，所述筛板的筛孔直径小于研磨介质的直径。
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