CN115555259A - 一种内循环精准控制分级机及其内循环控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内循环精准控制分级机及其内循环控制方法，包括精细分级机，还包括位于整个设备下部的内循环控制装置，内循环控制装置包括内循环传动机构、控制装置轴系、内循环控制盘、控风蜗壳、中心喂料装置和回料控制装置，内循环传动机构驱动控制装置轴系带动内循环控制盘转动；在与内循环控制盘接近处设有与内循环控制盘同心的控风环，控风环固定在控风蜗壳内壁上，内循环控制盘与控风环之间形成内循环控制区；中心喂料装置喂料口位于内循环控制盘上方，偏心布置，实现中心喂料；回料控制装置位于精细分级机的中粗粉回料锥斗下部，将中粗粉从设备导出。本发明可实现内循环精准控制，降低了配套循环风机及分级机本体电耗，提高了分选效率。

Description

一种内循环精准控制分级机及其内循环控制方法

技术领域

本发明涉及矿物加工分级技术领域，特别是涉及一种内循环精准控制分级机及其内循环控制方法。

背景技术

在矿物加工领域的粉磨分级过程中，循环负荷是指分级机回料量与成品量的比值，内循环负荷则是在不考虑粉磨设备下，分级设备自身内部不能带入分选区物料量与成品量的比值。

在挤压粉磨设备组成的联合\半终粉磨系统中，细磨部分配套的分级机，物料均由提升装置从上部喂料通道进入分级机内部，而后被笼形转子上安装的撒料盘抛撒预分散，再落入静叶片与笼型转子之间的分选区完成分级；在要求的特定成品细度下，笼型转子转速恒定不变，由于撒料盘和笼形转子固定在一起且采用同一驱动，撒料盘的转速无法单独调节。上述两个原因导致了以下问题：

(1)物料全部进入分选区，即内循环负荷为100％，不可控；

(2)撒料盘的转速不可控，物料预分散状态差，影响后续分选效率。

上述问题导致的结果为：内循环负荷为100％，不可控，分选区物料浓度大，过高的物料浓度引起系统阻力高，配套循环风机电耗增加；不合理的撒料方式和物料浓度，导致分级机本体电耗亦偏高。通过对多个分级机及配套循环风机的电耗统计，粉磨PO42.5水泥(中等易磨性)时，分级机驱动电机单位电耗约0.3～0.6kWh/t，配套循环风机单位电耗通常＞2kWh/t；同时，分选效率偏低，在正常工况的外循环负荷下，通常≤65％。

发明内容

为解决现有技术中分级机内循环不可控而导致的循环风机及分级机本体电机电耗偏高，分选效率偏低的问题，本发明提供了一种内循环精准控制分级机及其内循环控制方法，其可实现内循环精准控制，预分散状态得到改善，从而降低了配套循环风机及分级机本体电耗，提高了分选效率。

本发明是这样实现的，一种内循环精准控制分级机，包括精细分级机，所述精细分级机位于整个设备上部，所述精细分级机用于产生成品；还包括内循环控制装置，所述内循环控制装置位于整个设备下部，所述内循环控制装置用于实现内循环精准控制和物料预分散；

所述内循环控制装置包括内循环传动机构、控制装置轴系、内循环控制盘、控风蜗壳、中心喂料装置和回料控制装置，所述内循环传动机构驱动控制装置轴系转动，所述控制装置轴系顶端与内循环控制盘相连；所述控风蜗壳环绕在内循环控制装置外围，其侧面分布有进风口，底端设置有粗粉出口，在与所述内循环控制盘接近处设置有与内循环控制盘同心的控风环，所述控风环固定在控风蜗壳内壁上，所述控风环呈圆台状薄壁结构，内循环控制盘与控风环之间形成内循环控制区；所述中心喂料装置的喂料口位于所述内循环控制盘上方，且偏心布置，使中心喂料装置的落料点位于内循环控制盘的中心，实现中心喂料；所述回料控制装置位于精细分级机的中粗粉回料锥斗下部，用于将经过精细分级机分选后的中粗粉从设备导出。

优选的，所述中心喂料装置的偏心距为E，所述中心喂料装置的喂料点距内循环控制盘高度方向距离为L，中心喂料装置与竖直方向的安装倾角为α，内循环控制盘的半径为R；物料重力引起的加速度忽略不计，当物料在水平方向和高度方向移动距离相等时实现中心喂料，E＝L×tanα，根据物料堆积角，L＝(0.05～0.6)×R；

因此，E＝(0.05～0.6)×R×tanα。

优选的，所述内循环控制盘为环状层叠结构，自上而下分别为撒料叶轮、减速环、分散分选控制叶轮，所述撒料叶轮由多块阵列的旋转叶片一组成，旋转叶片一与水平面成夹角β，β方向与旋转方向一致；所述撒料叶轮下部为一块接料平板，所述接料平板的边沿一周环绕减速环，使所述减速环与接料平板之间形成堰台；所述分散分选控制叶轮位于减速环外周面下部，所述分散分选控制叶轮由多块阵列的旋转叶片二组成，旋转叶片二与水平面成夹角γ，γ方向与旋转方向一致，所述旋转叶片二通过螺栓与减速环周向分布焊接的连接板固定。

进一步优选的，每块所述旋转叶片二均由扇形板、扬料凸台和挡料板构成，所述扬料凸台为多块，焊接在扇形板的高端侧，所述挡料板位于相邻两块扇形板之间，挡料板上下端分别与相邻两块扇形板连接，将两块扇形板之间的落差间隙封堵。

优选的，所述内循环控制盘最顶部与主轴配合处设置有防尘帽。

优选的，所述回料控制装置包括导料锥一、导料锥二、分料锥、回料管接口和回料溜管，所述导料锥一安装在中粗粉回料锥斗内部，所述导料锥二同心连接在导料锥一上方，导料锥二的顶角比导料锥一的顶角大，两者一起构成中心导料锥；所述中心导料锥与中粗粉回料锥斗之间形成用于收集中粗粉的环形料区，在所述环形料区沿圆周方向均匀布设有数个分料锥，所述分料锥为两块板叠在一起，呈山脊状，分料锥将环形料区分为数个斗形料区，每个所述斗形料区底部设有回料管接口，所述回料管接口呈上大下小漏斗状，所述回料管接口下端连接回料溜管。

进一步优选的，所述回料溜管下端连接位于控风蜗壳外的中粗粉回料箱，所述中粗粉回料箱设置于进风口交错空余处，中粗粉回料箱上设置有观察门。

优选的，所述内循环控制装置为反置式旋转装置，所述内循环传动机构为下置传动，所述下置传动位于内循环控制装置的底部，所述下置传动与控制装置轴系底端相连。

进一步优选的，所述下置传动通过螺栓安装在控制装置固定梁上，所述控制装置固定梁为型钢框架，使内循环控制装置受力传递到基础，不与控风蜗壳发生振动叠加。

更进一步优选的，所述下置传动包括传动电机、下置传动支座和联轴器，所述传动电机位于底部，通过螺栓与下置传动支座固定，所述下置传动支座与所述控制装置固定梁固定，所述传动电机通过联轴器与控制装置轴系的主轴相连。

优选的，所述控制装置轴系包括主轴、反置轴承座、轴套、上轴承座和拉杆支撑，所述主轴位于轴套内，主轴下部由安装在反置轴承座内的轴承组件一支撑，上部由安装在上轴承座内的轴承组件二调心，所述轴套两端分别连接反置轴承座和上轴承座构成整体；所述拉杆支撑设置多个，在上轴承座四周沿径向布置，拉杆支撑一端与上轴承座相连，另一端与控风蜗壳相连；所述反置轴承座与控制装置固定梁固定。

进一步优选的，每个所述拉杆支撑上套有防磨套。

优选的，所述控制装置轴系与整个设备中心重合，所述控制装置轴系下部四周设置有斜撑，所述斜撑另一端与控制装置固定梁连接。

优选的，所述进风口的进风形式为切向进风或垂直进风，所述进风口上设置有进风调节阀门，在位于进风口处的所述控风蜗壳内壁一周沿轴向焊接有数个由扁钢制作的防磨衬板，每个所述防磨衬板与控风蜗壳垂直。

优选的，所述粗粉出口的布置形式可为两个、四个、六个均布或非均布等，粗粉出口之间平段设置坡度避免物料堆积。

优选的，所述精细分级机包括精细分级机传动机构、精细分级机回转机构、静叶片、精细分级机壳体、中粗粉回料锥斗，所述精细分级机传动机构位于精细分级机壳体顶部，并与精细分级机回转机构相连，精细分级机回转机构顶端通过法兰盘固定在精细分级机壳体顶部平台，所述静叶片与精细分级机回转机构同高度且同心环绕精细分级机回转机构分布，所述静叶片和精细分级机回转机构均位于精细分级机壳体中段内部，所述中粗粉回料锥斗顶端与静叶片的底端相连，所述精细分级机壳体底端与控风蜗壳相连构成含尘气流通道。

上述内循环精准控制分级机的内循环控制方法，待分选物料由中心喂料装置喂入到内循环控制盘上方，内循环传动机构驱动控制装置轴系带动内循环控制盘转动，使撒落到其上的物料均匀进入内循环控制区，分选气流经进风口进入控风蜗壳内部向上运动进入内循环控制区；待分选物料含有粒径为d的控制颗粒、粒径大于d的粗颗粒、粒径小于d的细颗粒，在内循环控制盘和控风环的共同作用下，不同颗粒受自身重力F_g、内循环控制装置产生的离心力F_c、循环风机产生的空气曳力F_d的共同作用而产生不同的停留时间，当颗粒竖直方向停留时间t_v大于水平方向停留时间t_h时，该粒径颗粒沉降，内循环负荷增加；当颗粒竖直方向停留时间t_v小于水平方向停留时间t_h时，该粒径颗粒穿过内循环控制区，内循环负荷降低；通过对内循环控制盘转速或控风环结构进行控制，使控制颗粒粒径d的数值发生改变，从而使作为粗颗粒和细颗粒的物料量发生变化，以实现内循环负荷的精准控制。

优选的，控制颗粒粒径d的计算公式如下：

式中：d为控制颗粒直径，m；γ_m为物料密度，kg/m³；γ_e为气体密度，kg/m³；ν为气体动力黏度，m²/s；Q为循环风机的工况风量，m³/s；R为内循环控制盘半径，m；n为内循环控制盘转速，r/s；H为内循环控制区高度，m；D为内循环控制区宽度，m；δ为控风环的倾角。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明通过内循环控制装置的调节，实现了内循环精准可控，且该内循环调节装置为变频无级调速，根据粉磨分选工艺要求，可实现各种工况要求的内循环负荷。在合理的内循环负荷下，加速了粗颗粒在内循环控制装置处的沉降，分选区物料浓度降低，系统阻力降低，循环风机电耗降低；配合内循环控制装置所具有的中心撒料方式，也使得精细分级机电耗降低；通过对本发明的分级机及配套循环风机的电耗进行统计，粉磨PO42.5水泥(中等易磨性)时，分级机单位电耗约0.1～0.3kWh/t，配套循环风机单位电耗＜1.5kWh/t，同时，在正常工况的外循环负荷下，分选效率＞70％，均较内循环不可控的传统分级机有较很大改善。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的内循环精准控制分级机的内部结构示意图；

图2是本发明的内循环传动机构、控制装置轴系及内循环控制盘配合的结构示意图；

图3是本发明的回料控制装置的结构示意图；

图4是图1中A-A视图；

图5为本发明的内循环控制区气体、物料流向图；

图6为本发明的内循环控制方法实现原理图；

图7为本发明CFD瞬态分析颗粒在设备内分布图。

其中：1、精细分级机传动机构；2、精细分级机壳体；3、精细分级机回转机构；4、静叶片；5、回料控制装置；6、中心喂料装置；7、控风环；8、控风蜗壳；9、控制装置轴系；10、控制装置固定梁；11、下置传动；12、内循环控制盘；13、斜撑；14、中粗粉回料箱；15、粗粉出口；16、防尘帽；17、撒料叶轮；18、减速环；19、分散分选控制叶轮；191、扬料凸台；192、扇形板；193、挡料板；20、轴套；21、反置轴承座；22、联轴器；23、下置传动支座；24、传动电机；25、上轴承座；26、主轴；27、拉杆支撑；28、防磨套；29、中粗粉回料锥斗；30、导料锥一；31、导料锥二；32、分料锥；33、回料管接口；34、回料上溜管；35、回料下溜管；36、一次进风调节阀门；37、一次进风口；38、防磨衬板；39、二次风调节阀门；40、二次进风口；41、内循环控制区。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参阅图1～图5，本发明实施例提供一种内循环精准控制分级机，包括精细分级机，所述精细分级机位于整个设备上部，所述精细分级机用于产生成品。还包括内循环控制装置，所述内循环控制装置位于整个设备下部，所述内循环控制装置用于实现内循环精准控制和物料预分散。

所述内循环控制装置包括内循环传动机构、控制装置轴系9、内循环控制盘12、控风蜗壳8、中心喂料装置6和回料控制装置5，所述内循环传动机构驱动控制装置轴系9转动，所述控制装置轴系9顶端与内循环控制盘12相连，内循环控制盘12在控制装置轴系9的带动下实现变频旋转；所述控风蜗壳8环绕在内循环控制装置外围，其侧面分布有进风口，底端设置有粗粉出口15，用于排出控制内循环后产生的粗粉，该粗粉出口15避开了下置传动，且通过合理的布置避免内部积料。在与所述内循环控制盘12接近处设置有与内循环控制盘12同心的控风环7，所述控风环7固定在控风蜗壳8内壁上，所述控风环7呈圆台状薄壁结构，所述控风环7的上下位置及长短均可调节，内循环控制盘12与控风环7之间形成内循环控制区41，两者配合工作实现内循环调节可控；所述中心喂料装置6的喂料口位于所述内循环控制盘12上方，且偏心布置，使中心喂料装置6的落料点位于内循环控制盘12的中心，实现中心喂料；所述回料控制装置5位于精细分级机的中粗粉回料锥斗29下部，用于将经过精细分级机分选后的中粗粉均匀的导入控风蜗壳8上设置的多个中粗粉回料箱14内。

所述内循环控制装置为反置式旋转装置，所述内循环传动机构为下置传动11，所述下置传动11位于内循环控制装置的底部，所述下置传动11与控制装置轴系9底端相连。所述下置传动11通过螺栓安装在控制装置固定梁10上，所述控制装置固定梁10为型钢框架，将内循环控制装置受力传递到基础，保证不与控风蜗壳8发生振动叠加。

参见图1和图2，所述下置传动11包括传动电机24、下置传动支座23、联轴器22，所述传动电机24位于底部，通过螺栓与下置传动支座23固定，所述下置传动支座23与所述控制装置固定梁10固定，所述传动电机24通过联轴器22与控制装置轴系9的主轴26相连，带动主轴26在要求的转速旋转，可变频调速。下置传动11的动力源传动电机24可为变频减速电机、永磁直驱电机、变频电机和减速机的组合等。

所述控制装置轴系9与整个设备中心重合，为防止垂直度在运转过程中出现偏移，所述控制装置轴系9下部四周设置有斜撑13，所述斜撑13另一端与控制装置固定梁10连接。

所述控制装置轴系9包括主轴26、反置轴承座21、轴套20、上轴承座25、拉杆支撑27，所述主轴26位于轴套20内，主轴26下部由安装在反置轴承座21内的轴承组件一支撑，上部由安装在上轴承座25内的轴承组件二调心，所述轴套20两端分别连接反置轴承座21和上轴承座25构成整体。所述拉杆支撑27设置多个，在上轴承座25四周沿径向布置，拉杆支撑27一端与上轴承座25相连，另一端与控风蜗壳8通过螺栓固定相连，保证了内循环控制盘12的稳定运行；每个所述拉杆支撑27上套有防磨套28，以减缓含尘气流对拉杆支撑27的磨损。所述反置轴承座21与控制装置固定梁10固定，使控制装置固定梁10承受整个内循环控制装置重量及运转附加力。

所述内循环控制盘12为环状层叠结构，自上而下分别为撒料叶轮17、减速环18、分散分选控制叶轮19，所述撒料叶轮17位于最上部，由多块阵列的旋转叶片一组成，旋转叶片一与水平面成夹角β，β方向与旋转方向一致。所述撒料叶轮17下部为一块接料平板，所述接料平板的边沿一周环绕减速环18，使所述减速环18与接料平板之间形成堰台，可减缓物料流速，提高物料分散均匀性。所述分散分选控制叶轮19位于减速环18外周面下部，所述分散分选控制叶轮19由多块阵列的较大旋转叶片二组成，旋转叶片二与水平面成夹角γ，γ方向与旋转方向一致，所述旋转叶片二底部通过螺栓与减速环18周向分布焊接的连接板固定。每块所述旋转叶片二均由扇形板192、扬料凸台191和挡料板193构成，所述扬料凸台191为多块，径向焊接在扇形板192的高端侧，提高物料分散性，所述挡料板193位于相邻两块扇形板192之间，挡料板193上下端分别与相邻两块扇形板192连接，将两块扇形板192之间的落差间隙封堵，防止漏料，并辅助扇形板192产生径向驱动气流。

所述内循环控制盘12最顶部与主轴26配合处设置有防尘帽16，以减少喂料对轴端的磨损。

内循环控制盘12含撒料叶轮17、减速环18、分散分选控制叶轮19共三层，但对于高湿高黏物料，应通过增加层数或改变布置形式来改善分散效果，保证内循环控制能力。

参见图1，由于物料在输送过程中存在初始速度，为保证落料点位于内循环控制盘12的中心，实现中心喂料，应设计偏心距E。所述中心喂料装置6的偏心距为E，所述中心喂料装置6的喂料点距内循环控制盘12高度方向距离为L，中心喂料装置6与竖直方向的安装倾角为α，内循环控制盘12的半径为R。

物料重力引起的加速度忽略不计，当物料在水平方向和高度方向移动距离相等时实现中心喂料，E＝L×tanα，根据物料堆积角，L＝(0.05～0.6)×R；因此，E＝(0.05～0.6)×R×tanα。

所述中心喂料装置6为斜槽、溜子或刮板机等喂料装置。所述中心喂料装置6通过控风蜗壳8上的固定套管固定。

参见图1和图4，所述进风口位于控风蜗壳8的下部，进风口为两个，也可为多个，进风形式为切向进风，也可垂直进风等，所述进风口上设置有进风调节阀门。本实施例设置两个进风口，分别为一次进风口37和二次进风口40，一次进风口37与控风蜗壳8切向相连，二次进风口40位于一次进风口37的180°旋转方向，亦与控风蜗壳8切向相连，一次进风口37上设置一次进风调节阀门36，二次进风口40上设置二次进风调节阀门39，通过两处调节阀门的控制，实现控风蜗壳8内的含尘气流均匀。在位于进风口处的所述控风蜗壳8内壁一周沿轴向焊接有数个由扁钢制作的防磨衬板38，每个所述防磨衬板38与控风蜗壳8垂直，在内壁产生低风速区而实现防磨。

所述粗粉出口15位于控风蜗壳8的底端，布置形式可为两个、四个、六个均布或非均布等，粗粉出口15之间平段设置坡度避免物料堆积。

参见图1、图3和图4，所述回料控制装置5包括导料锥一30、导料锥二31、分料锥32、回料管接口33、回料溜管，所述导料锥一30安装在中粗粉回料锥斗29内部，所述导料锥二31同心连接在导料锥一30上方，导料锥二31的顶角比导料锥一30的顶角大，两者一起构成中心导料锥；所述中心导料锥与中粗粉回料锥斗29之间形成用于收集中粗粉的环形料区，在所述环形料区沿圆周方向均匀布设有数个分料锥32，所述分料锥32为两块板叠在一起，呈山脊状，分料锥32将环形料区分为数个斗形料区，每个所述斗形料区底部设有回料管接口33，所述回料管接口33呈上大下小漏斗状，可完全避免物料堆积；所述回料管接口33下端连接回料溜管。本实施例中，回料溜管分为回料上溜管34和回料下溜管35，回料管接口33下端接回料上溜管34，回料上溜管34下端接回料下溜管35，回料上溜管34和回料下溜管35两者通过螺栓连接，可根据工艺要求的料流方向调整回料角度。所述回料下溜管35下端连接位于控风蜗壳8外的中粗粉回料箱14，所述中粗粉回料箱14设置于进风口交错空余处，中粗粉回料箱14上设置有观察门，可对设备内物料状况进行观察。

参见图1，所述精细分级机包括精细分级机传动机构1、精细分级机回转机构3、静叶片4、精细分级机壳体2、中粗粉回料锥斗29，所述精细分级机传动机构1位于精细分级机壳体2顶部，并与精细分级机回转机构3相连，精细分级机回转机构3顶端通过法兰盘固定在精细分级机壳体2顶部平台，所述静叶片4与精细分级机回转机构3同高度且同心环绕精细分级机回转机构3分布，所述静叶片4和精细分级机回转机构3均位于精细分级机壳体2中段内部，所述中粗粉回料锥斗29顶端与静叶片4的底端相连，所述精细分级机壳体2底端与控风蜗壳8相连构成含尘气流通道。

待分选物料受自身重力F_g、内循环控制装置产生的离心力F_c、循环风机产生的空气曳力F_d的共同作用。

分选物料自身重力F_g：F_g＝πd³(γ_m-γ_e)g/6＝3πdνV_vγ_e；

式中：d为物料颗粒直径，m；γ_m为物料密度，kg/m³；γ_e为气体密度，kg/m³；ν为气体动力黏度，m²/s；V_v为竖直方向沉降速度，m/s；

由上式得，竖直方向沉降速度V_v：V_v＝d²g(γ_m-γ_e)/(18νγ_e)。

内循环控制装置产生的离心力F_c：F_c＝2π³d³(γ_m-γ_e)n²R/3＝3πdνV_hγ_e；

式中：R为内循环控制盘12半径，m；n为内循环控制盘12转速，r/s；V_h为水平方向沉降速度，m/s；

由上式得，水平方向沉降速度V_h：V_h＝2π²d²n²(γ_m-γ_e)R/(9νγ_e)。

由于循环风机产生的空气曳力F_d，会在竖直方向和水平方向产生相应分速度W_v和W_h，因此可得竖直方向停留时间t_v和水平方向停留时间t_h；

竖直方向停留时间t_v：t_v＝H/(W_V-V_V)；式中：H为内循环控制区41高度，m；

水平方向停留时间t_h：t_h＝D/(V_h-W_h)；式中：D为内循环控制区41宽度，m；

对于控制粒径d的物料，t_v＝t_h，则：

当竖直方向停留时间t_v大于水平方向停留时间t_h时，粒径d颗粒沉降，内循环负荷增加；当竖直方向停留时间t_v小于水平方向停留时间t_h时，粒径d颗粒穿过内循环控制区41，内循环负荷降低；从而实现内循环精准控制，在此将粒径d称为控制粒径。

参见图5，展示了内循环控制区41气体、物料流向，空心箭头为气体流，实心箭头为物料流，颗粒填充的箭头为含尘气流。由中心喂料装置6喂入的待分选物料有粒径为d₂的控制颗粒、粒径大于d₂的粗粉(粗颗粒)、粒径小于d₂的细粉(细颗粒)，在内循环控制盘12和控风环7共同作用下，粗粉下沉、细粉通过，粒径d₂的控制颗粒理论上会在内循环控制区41作圆周运动，但颗粒之间会碰撞裹挟，一部分进入细粉，一部分进入粗粉。当内循环控制盘12转速或控风环7结构改变时，控制粒径d₂的数值发生改变，从而作为粗粉和细粉的物料量发生变化，实现了内循环负荷可控。

参见图6，展示了内循环控制区41的颗粒状态，假设分选物料含有d₁、d₂、d₃三种粒径颗粒，其中d₁＞d₂＞d₃，δ为控风环7的倾角，当循环风机在工况风量Q工作时，计算通过内循环控制盘12和控风环7之间形成的内循环控制区41的通风面积S(为倒圆台形侧面积)：

式中：S为内循环控制区41的通风面积，m²；

式中：W为内循环控制区41的风速，m/s；Q为循环风机的工况风量，m³/s；

结合前述计算出的控制粒径d的公式，则：

在运行中，因为控风环7的结构参数固定，而内循环控制盘12的转速n可调，当n为转速n₂时，对应控制粒径d₂：

式中：n₂为内循环控制盘12转速，r/s；d₂为内循环控制盘12转速n₂时的控制粒径，m；

理论上，此时包括d₁在内的粒径大于d₂的粗颗粒均不能通过内循环控制区41，包括d₃在内的粒径小于d₂的细颗粒均能通过内循环控制区41。

当n为转速n₁时，对应控制粒径d₁：

式中：n₁为内循环控制盘12转速，r/s；d₁为内循环控制盘12转速n₁时的控制粒径，m；

理论上，此时大于d₁的粗颗粒均不能通过内循环控制区41，包括d₂和d₃在内的粒径小于d₁的细颗粒均能通过内循环控制区41，内循环负荷降低。

当n为转速n₃时，对应控制粒径d₃：

式中：n₃为内循环控制盘12转速，r/s；d₃为内循环控制盘12转速n₃时的控制粒径，m；

理论上，此时包括d₁和d₂在内的粒径大于d₃的粗颗粒均不能通过内循环控制区41，粒径小于d₃的细颗粒均能通过内循环控制区41，内循环负荷增加。

在内循环控制盘12转速n不能满足内循环控制要求时，通过控风环7所形成的倾角δ、内循环控制区41高度H、内循环控制区41宽度D等参数的调整，也能实现内循环控制的要求。

本发明工作时，经粉磨后的待分选物料由中心喂料装置6喂入到内循环控制盘12上方，在下置传动11的驱动下，控制装置轴系9带动内循环控制盘12转动，撒落到其上的物料在撒料叶轮17、减速环18、分散分选控制叶轮19依次作用下，均匀进入外侧的内循环控制区41；分选气流经一次进风口37和二次进风口40进入控风蜗壳8内部，在一次进风调节阀门36和二次进风调节阀门39共同作用下，实现控风蜗壳8内部流场均匀稳定，进入的气流向上运动，通过控风环7导向产生速度倾角，进入内循环控制区41。在内循环控制盘12和控风环7的共同作用下，不同粒径颗粒受到离心力、空气曳力、重力等作用而产生不同的停留时间，当颗粒竖直方向停留时间t_v大于水平方向停留时间t_h时，该粒径颗粒发生沉降，内循环负荷增加；当竖直方向停留时间t_v小于水平方向停留时间t_h时，该粒径颗粒穿过内循环控制区41，内循环负荷降低，从而实现内循环精准控制。沉降的颗粒沿控风蜗壳8边壁掉入粗粉出口15，穿过内循环控制区41的颗粒进入上部精细分级机；精细分级机传动机构1带动精细分级机回转机构3工作，在静叶片4与精细分级机回转机构3之间构成的环状区域完成精细分级，细粉穿过精细分级机回转机构3被后续收尘设备收集，中粗粉跌入中粗粉回料锥斗29内部，而后由回料控制装置5导入控风蜗壳8下部的中粗粉回料箱14，再由粗粉出口15排出。

参见图7，通过对本发明进行CFD瞬态分析颗粒在设备内分布，可以看出，在内循环控制装置的作用下，内循环控制区41明显有颗粒的分选滞留聚集，部分粗颗粒不能穿过内循环控制区41而掉入控风蜗壳8下部，部分细颗粒穿过内循环控制区41而进入精细分级机，很好的实现了内循环精准控制的目的。

采用本发明设计的内循环精准控制分级机与传统未使用内循环控制装置的精细分级机的应用效果情况，见下表1所示：

表1应用效果对比

由表1可知，采用本发明设计的内循环精准控制分级机后，精细分级机配用电机额定功率降低130kW，循环风机配用电机额定功率降低220kW，精细分级机实际运行单位电耗降低0.14kWh/t，循环风机实际运行单位电耗降低0.91kWh/t，系统单位电耗降低1.54kWh/t。由此说明，应用本发明的内循环精准控制分级机，有效降低了精细分级机、循环风机和系统单位电耗。

本发明通过内循环控制装置可实现对内循环负荷的精准控制，能满足粉磨分选工艺要求的任意内循环负荷，粗颗粒进入精细分级机的概率降低，精细分级机效率提高，传动部分电机功率降低；分选气流载料量降低，循环风机压头降低，电耗亦随之降低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种内循环精准控制分级机，包括精细分级机，所述精细分级机位于整个设备上部，所述精细分级机用于产生成品；其特征在于：还包括内循环控制装置，所述内循环控制装置位于整个设备下部，所述内循环控制装置用于实现内循环精准控制和物料预分散；

所述内循环控制装置包括内循环传动机构、控制装置轴系、内循环控制盘、控风蜗壳、中心喂料装置和回料控制装置，所述内循环传动机构驱动控制装置轴系转动，所述控制装置轴系顶端与内循环控制盘相连；所述控风蜗壳环绕在内循环控制装置外围，其侧面分布有进风口，底端设置有粗粉出口，在与所述内循环控制盘接近处设置有与内循环控制盘同心的控风环，所述控风环固定在控风蜗壳内壁上，所述控风环呈圆台状薄壁结构，内循环控制盘与控风环之间形成内循环控制区；所述中心喂料装置的喂料口位于所述内循环控制盘上方，且偏心布置，使中心喂料装置的落料点位于内循环控制盘的中心，实现中心喂料；所述回料控制装置位于精细分级机的中粗粉回料锥斗下部，用于将经过精细分级机分选后的中粗粉从设备导出。

2.根据权利要求1所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，所述中心喂料装置的偏心距为E，所述中心喂料装置的喂料点距内循环控制盘高度方向距离为L，中心喂料装置与竖直方向的安装倾角为α，内循环控制盘的半径为R；物料重力引起的加速度忽略不计，当物料在水平方向和高度方向移动距离相等时实现中心喂料，E＝L×tanα，根据物料堆积角，L＝(0.05～0.6)×R；因此，E＝(0.05～0.6)×R×tanα。

3.根据权利要求1所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，所述内循环控制盘为环状层叠结构，自上而下分别为撒料叶轮、减速环、分散分选控制叶轮，所述撒料叶轮由多块阵列的旋转叶片一组成，旋转叶片一与水平面成夹角β，β方向与旋转方向一致；所述撒料叶轮下部为一块接料平板，所述接料平板的边沿一周环绕减速环，使所述减速环与接料平板之间形成堰台；所述分散分选控制叶轮位于减速环外周面下部，所述分散分选控制叶轮由多块阵列的旋转叶片二组成，旋转叶片二与水平面成夹角γ，γ方向与旋转方向一致，所述旋转叶片二通过螺栓与减速环周向分布焊接的连接板固定。

4.根据权利要求3所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，每块所述旋转叶片二均由扇形板、扬料凸台和挡料板构成，所述扬料凸台为多块，焊接在扇形板的高端侧，所述挡料板位于相邻两块扇形板之间，挡料板上下端分别与相邻两块扇形板连接，将两块扇形板之间的落差间隙封堵。

5.根据权利要求1所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，所述内循环控制盘最顶部与主轴配合处设置有防尘帽。

6.根据权利要求1所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，所述回料控制装置包括导料锥一、导料锥二、分料锥、回料管接口和回料溜管，所述导料锥一安装在中粗粉回料锥斗内部，所述导料锥二同心连接在导料锥一上方，导料锥二的顶角比导料锥一的顶角大，两者一起构成中心导料锥；所述中心导料锥与中粗粉回料锥斗之间形成用于收集中粗粉的环形料区，在所述环形料区沿圆周方向均匀布设有数个分料锥，所述分料锥为两块板叠在一起，呈山脊状，分料锥将环形料区分为数个斗形料区，每个所述斗形料区底部设有回料管接口，所述回料管接口呈上大下小漏斗状，所述回料管接口下端连接回料溜管。

7.根据权利要求6所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，所述回料溜管下端连接位于控风蜗壳外的中粗粉回料箱，所述中粗粉回料箱设置于进风口交错空余处，中粗粉回料箱上设置有观察门。

8.根据权利要求1所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，所述内循环控制装置为反置式旋转装置，所述内循环传动机构为下置传动，所述下置传动位于内循环控制装置的底部，所述下置传动与控制装置轴系底端相连。

9.根据权利要求8所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，所述下置传动通过螺栓安装在控制装置固定梁上，所述控制装置固定梁为型钢框架，使内循环控制装置受力传递到基础，不与控风蜗壳发生振动叠加。

10.根据权利要求9所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，所述下置传动包括传动电机、下置传动支座和联轴器，所述传动电机位于底部，通过螺栓与下置传动支座固定，所述下置传动支座与所述控制装置固定梁固定，所述传动电机通过联轴器与控制装置轴系的主轴相连。

11.根据权利要求1所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，所述控制装置轴系包括主轴、反置轴承座、轴套、上轴承座和拉杆支撑，所述主轴位于轴套内，主轴下部由安装在反置轴承座内的轴承组件一支撑，上部由安装在上轴承座内的轴承组件二调心，所述轴套两端分别连接反置轴承座和上轴承座构成整体；所述拉杆支撑设置多个，在上轴承座四周沿径向布置，拉杆支撑一端与上轴承座相连，另一端与控风蜗壳相连；所述反置轴承座与控制装置固定梁固定。

12.根据权利要求11所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，每个所述拉杆支撑上套有防磨套。

13.根据权利要求1所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，所述控制装置轴系与整个设备中心重合，所述控制装置轴系下部四周设置有斜撑，所述斜撑另一端与控制装置固定梁连接。

14.根据权利要求1所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，所述进风口的进风形式为切向进风或垂直进风，所述进风口上设置有进风调节阀门，在位于进风口处的所述控风蜗壳内壁一周沿轴向焊接有数个由扁钢制作的防磨衬板，每个所述防磨衬板与控风蜗壳垂直。

15.根据权利要求1所述的内循环精准控制分级机，其特征在于，所述精细分级机包括精细分级机传动机构、精细分级机回转机构、静叶片、精细分级机壳体、中粗粉回料锥斗，所述精细分级机传动机构位于精细分级机壳体顶部，并与精细分级机回转机构相连，精细分级机回转机构顶端通过法兰盘固定在精细分级机壳体顶部平台，所述静叶片与精细分级机回转机构同高度且同心环绕精细分级机回转机构分布，所述静叶片和精细分级机回转机构均位于精细分级机壳体中段内部，所述中粗粉回料锥斗顶端与静叶片的底端相连，所述精细分级机壳体底端与控风蜗壳相连构成含尘气流通道。

16.基于权利要求1至15任一项所述的内循环精准控制分级机的内循环控制方法，其特征在于，待分选物料由中心喂料装置喂入到内循环控制盘上方，内循环传动机构驱动控制装置轴系带动内循环控制盘转动，使撒落到其上的物料均匀进入内循环控制区，分选气流经进风口进入控风蜗壳内部向上运动进入内循环控制区；待分选物料含有粒径为d的控制颗粒、粒径大于d的粗颗粒、粒径小于d的细颗粒，在内循环控制盘和控风环的共同作用下，不同颗粒受自身重力、内循环控制装置产生的离心力、循环风机产生的空气曳力的共同作用而产生不同的停留时间，当颗粒竖直方向停留时间t_v大于水平方向停留时间t_h时，该粒径颗粒沉降，内循环负荷增加；当颗粒竖直方向停留时间t_v小于水平方向停留时间t_h时，该粒径颗粒穿过内循环控制区，内循环负荷降低；通过对内循环控制盘转速或控风环结构进行控制，使控制颗粒粒径d的数值发生改变，从而使作为粗颗粒和细颗粒的物料量发生变化，以实现内循环负荷的精准控制。

17.根据权利要求16所述的内循环精准控制分级机的内循环控制方法，其特征在于，控制颗粒粒径d的计算公式如下：

式中：d为控制颗粒直径，m；γ_m为物料密度，kg/m³；γ_e为气体密度，kg/m³；ν为气体动力黏度，m²/s；Q为循环风机的工况风量，m³/s；R为内循环控制盘半径，m；n为内循环控制盘转速，r/s；H为内循环控制区高度，m；D为内循环控制区宽度，m；δ为控风环的倾角。

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