CN117102035A - 一种高效低阻粗细梯度分级分选机构及其应用 - Google Patents

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李洪
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Abstract

本发明公开了一种高效低阻粗细梯度分级分选机构及其应用，从下往上包括相连的布风布料区和预打散及粗颗粒分级区；布风布料区包括进风壳体、进风口、粗颗粒出口、导流锥和环状风环，预打散及粗颗粒分级区包括粗颗粒分选壳体、粗颗粒分选转笼、布料装置和粗颗粒分选驱动，布料装置位于粗颗粒分级区顶部且位于粗颗粒分选转笼的上环板上方，布料装置由布料盘和打散叶片构成，布料盘紧固于上环板上，打散叶片呈均匀放射状分布在布料盘上；支撑盖板上对应布料盘正上方均匀开设多个喂料口。本发明具有打散、布料、粗细颗粒分离功能，可很好与传统动态选粉机配合，完成更为清晰的颗粒分选，粗颗粒分选清晰度更高、选粉阻力更低、磨损件使用寿命更长。

Description

一种高效低阻粗细梯度分级分选机构及其应用
技术领域
本发明涉及选粉技术领域，特别是涉及一种高效低阻粗细梯度分级分选机构及其应用。
背景技术
在粉磨工艺中，由于辊压机、立式辊磨等料床挤压设备更适用于粉碎粒径较大的颗粒(d＞0.2mm)，过细的物料难以形成稳定料床而引起设备振动，无用功增加，造成能耗偏高，同时，为稳定料床而进行的喷水，也会影响成品质量；而管磨、搅拌磨等细磨设备更适用于粉磨粒径较小的颗粒(d＜0.2mm)，过粗的物料易导致研磨效率降低，大颗粒跑粗，不能满足成品细度要求。因此，在由挤压设备和细磨设备组成的联合/半终粉磨系统中，就对粗细梯度分级提出了相应要求。
传统的联合/半终粉磨系统中，经辊压机预粉磨后的物料通过V型选粉机把半成品带入精细动态选粉机进行分离。由于V型选粉机完全依靠惯性力场实现半成品分级，分选过程可控性差，且V选顶部存在风短路产生的局部高风速的共性问题，致使大量粗颗粒直接进入精细动态选粉机，一方面导致动态选粉机选粉浓度增加，另一方面由于粗颗粒的进入，在相同的成品细度控制条件下，选粉机转速必然增加，进而导致选粉机效率降低、循环负荷增加、分选粉清晰度降低，更多的成品重回辊压机，造成料层失稳、磨机振动、研磨效率降低，台时降低，电耗升高；与此同时，进入管磨的动态选粉机回粉也因夹杂有本该进入辊压机的d＞0.2mm以上的粗颗粒，致使管磨机研磨负荷增加，循环负荷增大，选粉效率和研磨效率降低，进而台时降低、电耗增加。
发明内容
为解决现有联合/半终粉磨系统中因V选粗细分选不清的共性问题而导致的上述一连串问题，本发明提供了一种高效低阻粗细梯度分级分选机构及其应用，该高效低阻粗细梯度分选机构为一种具有打散、布料、粗细颗粒分离的功能，其从下往上依次为布风布料区和预打散及粗颗粒分级区，可很好的与传统动态选粉机进行配合，完成更为清晰的颗粒分选，选粉阻力更低、磨损件使用寿命更长；解决由于V选共性问题导致的一系列问题，使粗颗粒(d＞0.2mm)返回料床挤压设备，中粗粉(0.045mm＜d＜0.2mm)返回细磨设备，细粉作为成品选走(d＜0.045mm)，进而更好的适配于传统联合\半终粉磨系统，满足对不同细度物料要求。
本发明是这样实现的，一种高效低阻粗细梯度分级分选机构，该粗细分选机构从下往上包括相连的布风布料区和预打散及粗颗粒分级区；
所述布风布料区包括进风壳体、进风口、粗颗粒出口、导流锥和环状风环，所述进风口位于进风壳体的侧面，所述粗颗粒出口位于进风壳体的底部，所述导流锥位于进风壳体内部且同轴布置，所述环状风环安装在导流锥上方外沿与进风壳体顶部内沿之间；
所述预打散及粗颗粒分级区包括粗颗粒分选壳体、粗颗粒分选转笼、布料装置和粗颗粒分选驱动，所述粗颗粒分选转笼位于粗颗粒分选壳体内，所述粗颗粒分选转笼包括位于四周的粗颗粒分级叶片和位于粗颗粒分级叶片内部同轴布设的笼子锥台，所述粗颗粒分选转笼的顶部设置上环板、中部设置中环板、底部设置下环板，所述粗颗粒分级叶片位于上环板、中环板和下环板之间，并靠近上环板、中环板和下环板外边沿且呈均匀放射状分布；所述粗颗粒分选壳体和粗颗粒分级叶片的上方设置支撑盖板，所述支撑盖板的底面与粗颗粒分选壳体固定连接，支撑盖板与粗颗粒分选转笼的上环板之间采用动密封形式连接，构成粗颗粒分选转笼上密封，所述支撑盖板与粗颗粒分选壳体及粗颗粒分级叶片共同构成粗颗粒分级区；所述支撑盖板的顶面内沿连接粗颗粒分选转笼出口风管；所述粗颗粒分选转笼的下环板与环状风环的风环内圈之间采用动密封形式连接，构成粗颗粒分选转笼下密封；
所述布料装置位于粗颗粒分级区顶部且位于所述粗颗粒分选转笼的上环板上方，所述布料装置由布料盘和打散叶片构成，所述布料盘通过螺栓紧固于上环板上，所述打散叶片呈均匀放射状分布在布料盘上；所述支撑盖板上对应布料盘正上方位置均匀开设有多个喂料口；
所述粗颗粒分选壳体和进风壳体之间设置有扬料台；
所述粗颗粒分选驱动通过轴系一与粗颗粒分选转笼相连，用于驱动粗颗粒分选转笼转动。
优选的，所述粗颗粒分选转笼上密封为“槽”型动密封结构，且所述“槽”型动密封结构靠近布料装置内侧边沿；所述“槽”型动密封结构由动密封环和动密封槽构成，所述动密封环固接于上环板上表面内边缘，所述动密封槽固接于支撑盖板的底面，所述动密封环伸入动密封槽中并与动密封槽配合，上下左右各配合间隙均为10～20mm。
优选的，所述下环板下侧外沿固接有动密封外圈，所述环状风环的风环内圈上设置有动密封内圈，所述动密封外圈与动密封内圈配合构成粗颗粒分选转笼下密封，所述粗颗粒分选转笼下密封的动密封间隙为10～20mm。
优选的，所述轴系一包括主轴和套设在主轴上的主轴套，所述主轴的顶部设置轮毂，所述轮毂与笼子锥台相连；
所述扬料台的高度H5为粗颗粒分选转笼高度H1的15～25％，扬料台同水平方向夹角θ4为45～55°。
优选的，所述粗颗粒分选转笼直径D1(mm)：
其中，粗颗粒分选转笼径高比D/H为1.8～2.0，粗颗粒分选转笼径向风速V2为1.5～2.5(m/s)；Q为系统选粉风量(m3/h)；
其中，P为系统设计产量(t/h)，系统循环负荷k＝3±1，选粉浓度Cs＝800±200g/m3，喂料浓度Fs＝2.5±0.5kg/m3。
所述粗颗粒分选转笼出口风管直径D3(mm)：
其中，V1为粗颗粒分选转笼出口风速(m/s)，D4为分喂料管直径(mm)；
其中，P为系统设计产量(t/h)，系统循环负荷k＝3±1，物料容重ρs＝1.5～1.8(t/m3)，物料流速Vs＝1±0.5(m/s)，物料填充率ε＝0.5～0.8，i为分喂料管的个数，一般为2～4个。
粗颗粒分选壳体同水平方向夹角θ6为65～75°，粗颗粒分选壳体内腔上端直径D5比粗颗粒分选转笼直径D1大300～500mm；
所述撒料盘外径D2o(mm)、撒料盘内径D2i(mm)、打散叶片高度hs(mm)：
D2i＝D3+(150～250)
D2O＝D2i+(500～700)
hs＝100±50。
优选的，每个所述喂料口连接一分喂料管，并汇总连接至总喂料管。
优选的，所述上环板通过转笼拉杆与笼子锥台相连，所述转笼拉杆的布置方向与粗颗粒分选转笼的旋转方向一致且沿粗颗粒分选转笼轴线均匀分布；所述下环板内边沿与笼子锥台相连；所述中环板的内边沿通过拉杆或筋板与笼子锥台相连。
优选的，所述进风口连接分级设备或粉磨设备，呈风扫形式将待分选含尘气流引入进风壳体。
优选的，在所述环状风环下方、所述进风壳体内腔设置有环状“阶梯”形打散装置或环状“Z”形打散装置；
所述环状“阶梯”形打散装置的打散板呈一定间距叠置的阶梯形结构布置，相邻两块打散板母线投影重叠距离为100～200mm，各打散板分别通过支撑装置支撑在进风壳体的内壁上；
所述环状“Z”形打散装置的打散板一部分通过支撑装置支撑在进风壳体的内壁上，一部分通过支撑装置支撑在导流锥的外壁上，两侧的打散板分别呈一定间距叠置的阶梯形结构布置，两侧相邻两个打散板之间形成打散分级通道，彼此对应，上一打散板末端于下一打散板上的投影点距该打散板末端距离为100～200mm；环状“阶梯”形打散装置和环状“Z”形打散装置的各打散板同水平方向夹角θ7为40～50°。
优选的，所述环状风环包括风环内圈、风环外圈、以及倾斜设置在风环内圈和风环外圈之间的数个风环导风叶片；所述风环内圈顶部直径D6比下环板外径D2小40～60mm，下环板外径D2比粗颗粒分选转笼直径D1小0～50mm，风环内圈同水平方向夹角θ1为50～70°：
风环外圈直径或进风壳体内径D7(mm)：
其中，V3为环状风环出口风速(m/s)，D6为风环内圈顶部直径(mm)，Q为系统选粉风量(m3/h)；风环导风叶片个数n(个)：
其中，n四舍五入取整数；
环状风环高度H4(mm)：
其中，θ2为风环导风叶片同水平方向夹角(°)，S1/S2为相邻两块风环导风叶片水平投影重叠长度与单块风环导风叶片水平投影长度的比值，t为风环导风叶片厚度(mm)；
所述环状风环出口风速V3为8～12m/s，所述风环导风叶片的间隙风速V4为18±2m/s，所述风环导风叶片同水平方向夹角θ2为35～45°，风环导风叶片厚度t为10～20mm，相邻两块风环导风叶片的间隙d1为100～200mm，相邻两块风环导风叶片水平投影重叠长度S1与单块风环导风叶片水平投影长度S2的比值S1:S2＝0.3～0.8。
优选的，所述导流锥的底端连接有粗物料导料锥，导流锥同水平方向夹角θ3为50～70°，粗物料导料锥同水平方向夹角θ5为55～65°；
导流锥-粗物料导料锥接口直径D8(mm)：
其中，V5为进风口提升风速，进风口提升风速V5为3～5(m/s)。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明通过设置粗颗粒分选转笼，其独立驱动形成的强制涡流场，能将粗颗粒完全屏蔽，使得本发明的粗细分选机构在与传统动态选粉机进行配合后，粗颗粒不进入后续细粉分级过程，可实现粗中细梯度分级，满足联合/半终粉磨系统中不同设备的粉磨要求；在粗颗粒分级区顶部设置布料装置，其中的打散叶片能将经料床挤压设备挤压形成的料饼打碎，从而缩短了静态打散所需要的巨大高差，降低楼层高度，节约了土建成本，并通过布料盘能将打碎的料饼均匀抛撒甩出，然后在重力作用下向下穿过粗颗粒分级区，利于粗颗粒的沉降及中粗粉和细粉的提升；设置导流锥和环状风环，相对于传统的V型选粉机，气流场分布更均匀，粗颗粒切割粒径更明确，带入分选区的粗颗粒减少，循环负荷和物料浓度降低，设备阻力降低，循环风机电耗降低。该粗细梯度分选机构，结构紧凑，解决了传统V型选粉机存在的气流、物料流不均匀问题，在与传统动态选粉机进行配合后，可实现粗颗粒、中粗粉、细粉的精确分级，粗颗粒分选清晰度更高、选粉机阻力更低、磨损件使用寿命更长，性能完全优于传统的V型选粉机和精细动态选粉机串联形式，可替代之。
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是本发明的高效低阻粗细梯度分选机构的结构示意图；
图2是图1中A-A视图；
图3是图1中B-B视图；
图4是本发明图1中D部的局部细节图；
图5是本发明高效低阻粗细梯度分选机构呈风扫形式引入含尘气流的结构示意图；
图6是本发明的环状“阶梯”形打散装置的结构示意图；
图7是本发明的环状“Z”形打散装置的结构示意图；
图8是本发明的高效低阻粗细梯度分选机构与传统动态选粉机进行配合的结构示意图；
图9是本发明的高效低阻粗细梯度分选机构的工艺结构参数示意图；
图10是本发明的环状“阶梯”形打散装置的工艺结构参数示意图；
图11是本发明的环状“Z”形打散装置的工艺结构参数示意图。
其中：1、进风口；2、风环外圈；3、风环导风叶片；4、风环内圈；5、粗颗粒分选转笼；6、布料装置；7、粗颗粒分选壳体；8、总喂料管；8-1、分喂料管；9、颗粒分选转笼出口风管；10、布风布料区和预打散及粗颗粒分级区；11、上轴承座；12、转笼拉杆；13、粗颗粒分选转笼上密封；14、轮毂；15、粗颗粒分选转笼下密封；16、布料盘；17、上环板；18、打散叶片；19、支撑盖板；20、中环板；21、粗颗粒分级叶片；22、下环板；23、动密封环；24、动密封槽；25、环状风环；26、上轴承座支撑台；27、进风壳体；28、粗颗粒出口；29、驱动装置底座；30、喂料口；31、笼子锥台；32、轴承座支撑；33、耳板；34、扬料台；35、主轴套；36、导流锥；37、下轴承座；38、粗物料导料锥；39、基础支撑；40、支撑法兰；41、主轴；42、粗颗粒分选驱动；43、动密封外圈；44、动密封内圈；45、环状“阶梯”形打散装置；46、打散板；47、环状“Z”形打散装置；48、分级设备或粉磨设备；49、支撑装置；50、连接筋板。
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8，本发明实施例提供一种高效低阻粗细梯度分级分选机构，从下往上包括相连的布风布料区和预打散及粗颗粒分级区。
所述布风布料区位于底部，包括进风壳体27、进风口1、粗颗粒出口28、导流锥36和环状风环25，进风壳体27环绕于最外部，构成密闭的导流打散分选空间，进风壳体27坐落于基础支撑39之上，通过外侧的支撑筋板将两者连接为整体；所述进风口1位于进风壳体27的侧面，所述进风口1的进风形式为切向进风或垂直进风；所述粗颗粒出口28位于进风壳体27的底部，粗颗粒出口28设置有多个，通过环形镜像分布避免与下置的粗颗粒分选驱动42发生干涉；所述导流锥36位于进风壳体27内部且同轴布置，所述导流锥36的形状为倒圆台型或圆柱型；所述环状风环25安装在导流锥36上方外沿与进风壳体27顶部内沿之间，导流锥36上方紧邻环状风环25，环状风环25外侧上缘靠近扬料台34下缘、且紧靠在进风壳体27内壁上，环状风环25内侧上缘连接上轴承座支撑台26。所述环状风环25包括风环内圈4、风环外圈2、以及倾斜设置在风环内圈4和风环外圈2之间的数个风环导风叶片3。所述风环内圈4顶部直径D6比下环板22外径D2小40～60mm，下环板22外径D2比粗颗粒分选转笼5直径D1小0～50mm，风环内圈4同水平方向夹角θ1为50～70°，所述环状风环出口风速V3为8～12m/s，所述风环导风叶片3的间隙风速V4为18±2m/s；所述风环导风叶片3同水平方向夹角θ2为35～45°，风环导风叶片厚度t为10～20mm，相邻两块风环导风叶片的间隙d1为100～200mm；相邻两块风环导风叶片3水平投影重叠长度与单块风环导风叶片3水平投影长度的比值S1:S2＝0.3～0.8。
环状风环25往上为预打散及粗颗粒分级区，所述预打散及粗颗粒分级区包括粗颗粒分选壳体7、粗颗粒分选转笼5、布料装置6和粗颗粒分选驱动42，所述粗颗粒分选转笼5位于粗颗粒分选壳体7内，所述粗颗粒分选转笼5包括位于四周的粗颗粒分级叶片21和位于粗颗粒分级叶片21内部同轴布设的笼子锥台31，所述粗颗粒分选转笼5的顶部设置上环板17、中部设置中环板20、底部设置下环板22，所述粗颗粒分级叶片21位于上环板17、中环板20、下环板22之间，并靠近上环板17、中环板20、和下环板22外边沿且呈均匀放射状分布。所述粗颗粒分选壳体7和粗颗粒分级叶片21的上方设置支撑盖板19，所述支撑盖板19的底面与粗颗粒分选壳体7固定连接，支撑盖板19的底面与粗颗粒分选转笼的上环板17之间采用动密封形式连接，构成粗颗粒分选转笼上密封13，所述支撑盖板19与粗颗粒分选壳体7及粗颗粒分级叶片21共同构成粗颗粒分级区。所述支撑盖板19顶面内沿连接粗颗粒分选转笼出口风管9。所述粗颗粒分选转笼5的下环板22与环状风环25的风环内圈4之间采用动密封形式连接，构成粗颗粒分选转笼下密封15。
所述布料装置6位于粗颗粒分级区顶部且位于所述粗颗粒分选转笼5的上环板17上方，所述布料装置6由布料盘16和打散叶片18构成，所述布料盘16通过螺栓紧固于上环板17上，所述打散叶片18呈均匀放射状分布在布料盘16上。
所述支撑盖板19上对应布料盘16正上方位置均匀开设有多个喂料口30，每个所述喂料口30连接一分喂料管8-1，并汇总连接至总喂料管8。
所述粗颗粒分选转笼上密封13为“槽”型动密封结构，且所述“槽”型动密封结构靠近布料装置6内侧边沿，避免粗颗粒未经分选而直接穿过粗颗粒分选转笼5而进入后续分选过程；所述“槽”型动密封结构由动密封环23和动密封槽24构成，所述动密封环23固接于上环板17上表面内边缘，所述动密封槽24固接于支撑盖板19的底面，所述动密封环23伸入动密封槽24中并与动密封槽24配合，上下左右各配合间隙均为10～20mm。
所述下环板22下侧外沿固接有动密封外圈43，所述环状风环25的风环内圈4上设置有动密封内圈44，所述动密封外圈43与动密封内圈44配合构成粗颗粒分选转笼下密封15，所述粗颗粒分选转笼下密封15的动密封间隙为10～20mm，防止待分选物料经由风环内圈50和导流锥36排出系统。具体的，动密封内圈44固接于风环内圈4上沿，并紧靠上轴承座支撑平台26的外沿，动密封外圈43固接于下环板22外沿下侧。
所述粗颗粒分选转笼上密封13和粗颗粒分选转笼下密封15均为动密封，使粗颗粒分选转笼5旋转运动时不会发生干涉碰撞。
所述粗颗粒分选壳体7和进风壳体27之间设置有扬料台34，所述扬料台的高度H5为粗颗粒分选转笼高度H1的15～25％，扬料台同水平方向夹角θ4为45～55°；所述扬料台34下侧紧邻环状风环25。扬料台34的作用：一是配合环状风环25气流，将待分选物料引向上部壳体内壁上，经撞击分散，增加一次粗细分级；二是为粗颗粒分选转笼5均匀配风。
所述粗颗粒分选驱动42通过轴系一与粗颗粒分选转笼5相连，用于驱动粗颗粒分选转笼5转动；粗颗粒分选驱动42置于导流锥36正下方。所述导流锥36的底端连接有粗物料导料锥38，导流锥同水平方向夹角θ3为50～70°，粗物料导料锥同水平方向夹角θ5为55～65°，导流锥36和粗物料导料锥38两者共同将料流、气流隔离在轴系一外部。
如图1所示，所述上环板17通过转笼拉杆12与笼子锥台31相连，所述转笼拉杆12的布置方向与粗颗粒分选转笼5的旋转方向一致且沿粗颗粒分选转笼5轴线均匀分布；所述下环板22内边沿与笼子锥台31相连；所述中环板20的内边沿通过拉杆或筋板同与笼子锥台31相连，中环板20对粗颗粒分级叶片21加强固定；上环板17、中环板20、下环板22分别位于粗颗粒分选转笼5的上中下部，上环板17、中环板20、下环板22、转笼拉杆12、笼子锥台31共同构成笼子框架。
所述轴系一包括主轴41和套设在主轴41上的主轴套35，所述主轴41的顶部设置轮毂14，所述轮毂14与笼子锥台31相连。具体的，主轴41上部通过安装在上轴承座11内的轴承组件支撑，下部通过安装在下轴承座37内的轴承组件支撑，上下轴承座同轴线布置；上轴承座11外侧四周有轴承座支撑32，轴承座支撑32与耳板33相连，耳板33与上轴承座支撑台26相连，并通过上轴承座支撑台26、环状风环25将所受径向力传递到进风壳体27上；下轴承座37外侧设置有支撑法兰40，支撑法兰40与设备基础支撑39相连并通过设备基础支撑39将所受轴向力传递到土建基础；设备基础支撑39下方连接驱动装置底座29，驱动装置底座29下方连接下置式粗颗粒分选驱动42，下置式粗颗粒分选驱动42为整个粗颗粒分选转笼5的动力源。
如图5所示，为了进一步实现更多级数的分选或超细分选，可与分级设备或粉磨设备48串联引入含尘气流，呈风扫形式。具体的，所述进风口1连接分级设备(如静态选粉机)或粉磨设备(如风扫磨机)，呈风扫形式将待分选含尘气流引入进风壳体27。
为进一步提高粗细颗粒的分级清晰度，具体的，在所述环状风环25下方、所述进风壳体27内腔设置有环状“阶梯”形打散装置45(见图6)或环状“Z”形打散装置47(见图7)。环状“阶梯”形打散装置45的打散板46全部通过支撑装置49支撑在进风壳体27的内壁上，呈一定间距叠置的阶梯形结构布置，相邻两个打散板46之间通过连接筋板50连接。环状“Z”形打散装置47的打散板46一部分通过支撑装置49支撑在进风壳体27的内壁上，一部分通过支撑装置49支撑在导流锥36的外壁上，两侧的打散板46分别呈一定间距叠置的阶梯形结构布置，两侧相邻两个打散板46之间形成打散分级通道，彼此对应。工作原理如下：经由环状风环25下落的物料在重力作用下以一定的下落速度掉落至环状“阶梯”形打散装置45或环状“Z”形打散装置47，经各自对应打散板46撞击后分散，然后被打散板46之间的上升气流吹洗，小颗粒向上穿过环状风环25进入粗颗粒分选区再次分选，大颗粒向下经粗颗粒出口28离开选粉机，进入粗颗粒收集仓，重回粉磨主机(辊压机、立磨等)再次粉磨。
高效低阻粗细梯度分选机构的分级方法，具体如下：
待分选物料由总喂料管8喂入均布于支撑盖板19上部的各分喂料管8-1，接着进入跟随粗颗粒分选转笼5转动的布料盘16，并被布料盘16及固接于其上的打散叶片18打散甩出布料盘16，然后在重力作用下向下穿过粗颗粒分级区，符合细度要求的中粗粉和细粉进入粗颗粒分选转笼5后随气流进入后续精细分选工艺，不符合细度要求的粗颗粒及夹杂于粗颗粒之间的少量中粗粉和细粉继续向下进入环状风环25，并被环状风环25的风环导风叶片3和环状风环25下方的环状“阶梯”形打散装置45或环状“Z”形打散装置47进一步打散和分级，使得夹杂于“团状”料流之间的少量的中粗粉和细粉及粘附于粗颗粒表面的细粉得到充分分散和脱离；分选气流由布风布料区下侧进风口1进入，并在粗物料导料锥38、导流锥36、进风壳体27的共同作用下完成均布，高速吹洗被打散的物料，大部分粗颗粒向下进入粗颗粒出口28返回料床挤压设备继续粉磨，小部分粗颗粒、大部分中粗粉和细粉随气流向上进入粗颗粒分选区进行二次分选。通过在粗颗粒分级区顶部喂料，使得粗颗粒分选清晰度更高、选粉机阻力更低、磨损件使用寿命更长。
本发明的工艺结构参数如图9～图11所示，为便于说明本发明的设计方法，设置如下主要工艺结构参数：
系统设计产量P(t/h)，物料容重ρs(t/m3)，物料流速Vs(m/s)，物料填充率ε＝0.5～0.8，分喂料管个数i，系统循环负荷k，选粉浓度Cs(g/m3)，喂料浓度Fs(kg/m3)，系统选粉风量Q(m3/h)，粗颗粒分选转笼5直径D1(mm)，下环板22外径D2(mm)，粗颗粒分选转笼5高度H1(mm)，粗颗粒分选转笼5径高比D/H，布料盘16内径D2i(mm)，布料盘16外径D2o(mm)，打散叶片18高度hs(mm)，粗颗粒分选转笼出口风管9直径D3(mm)，分喂料管8-1直径D4(mm)，粗颗粒分选壳体7内腔上端直径D5(mm)，风环内圈4直径D6(mm)，风环外圈2直径或进风壳体27内径D7(mm)，导流锥36-粗物料导料锥接口直径D8(mm)，环状风环25高度H4(mm)，扬料台34高度H5(mm)，风环内圈4同水平方向夹角θ1(°)，风环导风叶片3个数n(个)，风环导风叶片3厚度t(mm)，风环导风叶片3同水平方向夹角θ2(°)，导流锥36同水平方向夹角θ3(°)，扬料台34同水平方向夹角θ4(°)，粗物料导料锥同水平方向夹角θ5(°)，粗颗粒分选壳体7同水平方向夹角θ6(°)，粗颗粒分选转笼5出口风速V1(m/s)，粗颗粒分选转笼5径向风速V2(m/s)、环状风环25出口风速V3(m/s)，风环导风叶片3的间隙风速(环状风环25有效风速)V4(m/s)，进风口1提升风速V5(m/s)，环状“阶梯”形打散装置吹洗风速V6(m/s)，环状“Z”形打散装置吹洗风速V7(m/s)，相邻两块风环导风叶片3间隙d1(mm)，风环导风叶片3水平投影长度S2(mm)，相邻两块风环导风叶片3水平投影重叠长度S1(mm)，环状“阶梯”形打散装置的相邻两块打散板间隙(从上到下)d4(mm)、d5(mm)、d6(mm)，环状“阶梯”形打散装置的打散板下端直径(从上到下)D9(mm)、D10(mm)、D11(mm)、D12(mm)，环状“阶梯”形打散装置的相邻两块打散板母线投影重叠距离(从上到下)S3(mm)、S4(mm)、S5(mm)，环状“Z”形打散装置的相邻两块打散板间隙(从上到下)d7(mm)、d8(mm)、d9(mm)，环状“Z”形打散装置的打散板下端直径(从上到下)D13(mm)、D14(mm)、D15(mm)、D16(mm)，环状“Z”形打散装置的上一打散板末端于下一打散板上的投影点距该打散板末端距离S7(mm)、S8(mm)、S9(mm)，环状“阶梯”形打散装置和环状“Z”形打散装置的各打散板同水平方向夹角θ7(°)。
上述主要工艺参数计算步骤如下：
1)系统选粉风量Q(m3/h)：
根据系统设计产量P(t/h)，系统循环负荷k，选粉浓度Cs(g/m3)，喂料浓度Fs(kg/m3)，计算系统选粉风量Q(m3/h)：
其中，k＝3±1，Cs＝800±200g/m3，Fs＝2.5±0.5kg/m3。
2)粗颗粒分选转笼5直径D1(mm)：
其中，D/H为粗颗粒分选转笼径高比，D/H＝1.8～2.0，V2为粗颗粒分选转笼径向风速，V2＝1.5～2.5(m/s)。
3)粗颗粒分选转笼5高度H1(mm)：
4)下环板22外径D2(mm)：
D2＝D1-(0～50) (4)
5)布料盘16外径D2o(mm)、布料盘内径D2i(mm)、打散叶片高度hs(mm):
D2i＝D3+(150～250) (5)
D2O＝D2i+(500～700) (6)
hs＝100±50 (7)
6)风环内圈4直径D6(mm)：
D6＝D2-(40～60) (8)
7)风环外圈2直径或进风壳体27内径D7(mm):
其中，环状风环25出口风速V3＝10±2m/s。
8)导流锥36-粗物料导料锥38接口直径D8(mm)：
其中，进风口1提升风速V5＝4±1m/s。
9)粗颗粒分选壳体7内腔上端直径D5(mm)：
D5＝D1+(400±100)mm (11)
10)分喂料管8-1直径D4(mm)：
其中，系统循环负荷k＝3±1，物料容重ρs＝1.5～1.8(t/m3)，物料流速Vs＝1±0.5(m/s)，物料填充率ε＝0.5～0.8，i为分喂料管的个数，一般为2～4个。
11)粗颗粒分选转笼出口风管9直径D3(mm)：
其中，粗颗粒分选转笼出口风速V1＝10～15(m/s)。
14)风环导风叶片3个数n(个)：
其中，相邻两块风环导风叶片3间隙d1＝150±50(mm)，风环导风叶片的间隙风速V4＝18±2(m/s)，n四舍五入取整数。
15)环状风环25高度H4(mm)：
其中，风环导风叶片3同水平方向夹角θ2＝40±5(°)，相邻两块风环导风叶片3水平投影重叠长度S1与单块风环导风叶片3水平投影长度S2的比值S1/S2＝0.3～0.8，风环导风叶片3厚度t＝10～20mm。
16)扬料台34高度H5(mm)：
H5＝(0.2±0.05)H1 (18)
17)风环内圈4同水平方向夹角θ1(°)：
θ1＝60±10 (19)
18)导流锥36同水平方向夹角θ3(°)：
θ3＝60±10 (20)
其中，作为优选的，θ3＝θ1；
19)扬料台34同水平方向夹角θ4(°)：
θ4＝50±5 (21)
20)粗物料导料锥38同水平方向夹角θ5(°)：
θ5＝60±5 (22)
21)粗颗粒分选壳体7同水平方向夹角θ6(°)：
θ6＝70±5 (23)
22)环状“阶梯”形打散装置45的打散板下端直径，从上到下分别为D9(mm)、D10(mm)、D11(mm)、D12(mm)：
D12＝D8+(500～600) (25)
23)环状“阶梯”形打散装置的相邻两块打散板间隙，从上到下分别为d4(mm)、d5(mm)、d6(mm)：
其中，环状“阶梯”形打散装置吹洗风速V6＝14±2(m/s)；
24)环状“Z”形打散装置47的打散板下端直径，从上到下分别为D13(mm)、D14(mm)、D15(mm)、D16(mm)：
25)环状“Z”形打散装置的相邻两块打散板间隙，从上到下分别为d7(mm)、d8(mm)、d9(mm)：
其中，环状“Z”形打散装置吹洗风速V7＝14±2(m/s)；
26)环状“阶梯”形打散装置的相邻两块打散板母线投影重叠距离，从上到下分别为S3(mm)、S4(mm)、S5(mm)：
S3＝S4＝S5＝150±50 (34)
若S3、S4、S5不能满足式(34)要求，则可以适当调整D9、D10、D11计算值；
27)环状“Z”形打散装置的上一打散板末端于下一打散板上的投影点距该打散板末端距离，从上到下分别为S7(mm)、S8(mm)、S9(mm)：
S7＝S8＝S9＝150±50 (35)
若S7、S8、S9不能满足(35)要求，则可以适当调整D14、D15、D16计算值；
28)环状“阶梯”形打散装置和环状“Z”形打散装置的各打散板同水平方向夹角θ7(°)：
θ7＝45±5 (36)
为验证本发明的技术效果，本发明基于TRPф400x100mm-ф750x2500mm半工业联合粉磨试验系统，本发明的高效低阻粗细梯度分级分选机构与传统动态选粉机进行配合，设计了系统选粉风量4000m3/h，规格CEф300*550-Fф300-570mm高效低阻粗细梯度分级选粉机，同系统原有V型选粉机在基本相同工况条件下进行了28组粉磨PO425水泥的对比试验研究，试验统计数据结果如表1所示。
表1本发明选粉机同传统V选对比
根据表1所示数据可知，选粉效率方面，相比传统V选技术，在基本相同的工况条件下，粒径>0.2mm颗粒的选粉效率均出现大幅度降低，累计降低42.0％，粒径≤0.2mm的细颗粒选粉效率提高23.7％。粗颗粒选粉效率降低，更多的粗颗粒重回粉磨设备，≤0.2mm小颗粒选粉效率增大，更多的成品颗粒离开粉磨设备，未重回粉磨设备再次粉磨，进而破坏料层稳定性，降低粉磨效率。因此，本发明的选粉清晰度得到大幅度提高，解决了传统V选存在的“粗中有细、细中有粗”的分选不清晰的共性问题，达到了预期目的。
根据表1试验统计数据可知，系统性能增效方面，系统台时由1.39t/h增加到1.71t/h，增幅23％，成品比表面积由3210cm2/g增加至3556cm2/g，增幅10.8％，显著改善了成品质量。主机出力方面，借力于“粒径>0.2mm颗粒的选粉效率均大幅度降低、≤0.2mm小颗粒选粉效率增大”的选粉性能，重回辊压机物料中细粉大幅度减少，料层稳定性得到改善，辊压机吸收功率由17.1kW增加至19.8kW，增幅15.8％，主机出力显著增加，为提产降耗提供了重要的保证。主机电耗方面，虽然名义电耗降幅不明显，但折算到相同3200cm2/g比表面积下当量可比电耗23.1kWh/t降至18.2kWh/t，降幅21.0％；分选阻力由1330Pa降至1220Pa，降幅8.2％。
综上，本发明相比传统V选技术，提产降耗效果显著。
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 (12)

1.一种高效低阻粗细梯度分级分选机构，其特征在于：该粗细分选机构从下往上包括相连的布风布料区和预打散及粗颗粒分级区；
所述布风布料区包括进风壳体、进风口、粗颗粒出口、导流锥和环状风环，所述进风口位于进风壳体的侧面，所述粗颗粒出口位于进风壳体的底部，所述导流锥位于进风壳体内部且同轴布置，所述环状风环安装在导流锥上方外沿与进风壳体顶部内沿之间；
所述预打散及粗颗粒分级区包括粗颗粒分选壳体、粗颗粒分选转笼、布料装置和粗颗粒分选驱动，所述粗颗粒分选转笼位于粗颗粒分选壳体内，所述粗颗粒分选转笼包括位于四周的粗颗粒分级叶片和位于粗颗粒分级叶片内部同轴布设的笼子锥台，所述粗颗粒分选转笼的顶部设置上环板、中部设置中环板、底部设置下环板，所述粗颗粒分级叶片位于上环板、中环板和下环板之间，并靠近上环板、中环板和下环板外边沿且呈均匀放射状分布；所述粗颗粒分选壳体和粗颗粒分级叶片的上方设置支撑盖板，所述支撑盖板的底面与粗颗粒分选壳体固定连接，支撑盖板与粗颗粒分选转笼的上环板之间采用动密封形式连接，构成粗颗粒分选转笼上密封，所述支撑盖板与粗颗粒分选壳体及粗颗粒分级叶片共同构成粗颗粒分级区；所述支撑盖板的顶面内沿连接粗颗粒分选转笼出口风管；所述粗颗粒分选转笼的下环板与环状风环的风环内圈之间采用动密封形式连接，构成粗颗粒分选转笼下密封；
所述布料装置位于粗颗粒分级区顶部且位于所述粗颗粒分选转笼的上环板上方，所述布料装置由布料盘和打散叶片构成，所述布料盘通过螺栓紧固于上环板上，所述打散叶片呈均匀放射状分布在布料盘上；所述支撑盖板上对应布料盘正上方位置均匀开设有多个喂料口；
所述粗颗粒分选壳体和进风壳体之间设置有扬料台；
所述粗颗粒分选驱动通过轴系一与粗颗粒分选转笼相连，用于驱动粗颗粒分选转笼转动。
2.根据权利要求1所述的高效低阻粗细梯度分级分选机构，其特征在于，所述粗颗粒分选转笼上密封为“槽”型动密封结构，且所述“槽”型动密封结构靠近布料装置内侧边沿；所述“槽”型动密封结构由动密封环和动密封槽构成，所述动密封环固接于上环板上表面内边缘，所述动密封槽固接于支撑盖板的底面，所述动密封环伸入动密封槽中并与动密封槽配合，上下左右各配合间隙均为10～20mm。
3.根据权利要求1所述的高效低阻粗细梯度分级分选机构，其特征在于，所述下环板下侧外沿固接有动密封外圈，所述环状风环的风环内圈上设置有动密封内圈，所述动密封外圈与动密封内圈配合构成粗颗粒分选转笼下密封，所述粗颗粒分选转笼下密封的动密封间隙为10～20mm。
4.根据权利要求1所述的高效低阻粗细梯度分级分选机构，其特征在于，所述轴系一包括主轴和套设在主轴上的主轴套，所述主轴的顶部设置轮毂，所述轮毂与笼子锥台相连；
所述扬料台的高度H5为粗颗粒分选转笼高度H1的15～25％，扬料台同水平方向夹角θ4为45～55°。
5.根据权利要求1所述的高效低阻粗细梯度分级分选机构，其特征在于，所述粗颗粒分选转笼直径D1(mm)：
其中，粗颗粒分选转笼径高比D/H为1.8～2.0，粗颗粒分选转笼径向风速V2为1.5～2.5(m/s)；Q为系统选粉风量(m3/h)：
其中，P为系统设计产量(t/h)，系统循环负荷k＝3±1，选粉浓度Cs＝800±200g/m3，喂料浓度Fs＝2.5±0.5kg/m3；
所述粗颗粒分选转笼出口风管直径D3(mm)：
其中，V1＝10～15m/s为粗颗粒分选转笼出口风速，D4为分喂料管直径(mm)；
其中，P为系统设计产量(t/h)，系统循环负荷k＝3±1，物料容重ρs＝1.5～1.8(t/m3)，物料流速Vs＝1±0.5(m/s)，物料填充率ε＝0.5～0.8，i为分喂料管的个数；
粗颗粒分选壳体同水平方向夹角θ6为65～75°，粗颗粒分选壳体内腔上端直径D5比粗颗粒分选转笼直径D1大300～500mm；
所述撒料盘外径D2o(mm)、撒料盘内径D2i(mm)、打散叶片高度hs(mm)：
D2i＝D3+(150～250)
D2O＝D2i+(500～700)
hs＝100±50。
6.根据权利要求1所述的高效低阻粗细梯度分级分选机构，其特征在于，每个所述喂料口连接一分喂料管，并汇总连接至总喂料管。
7.根据权利要求1所述的高效低阻粗细梯度分级分选机构，其特征在于，所述上环板通过转笼拉杆与笼子锥台相连，所述转笼拉杆的布置方向与粗颗粒分选转笼的旋转方向一致且沿粗颗粒分选转笼轴线均匀分布；所述下环板内边沿与笼子锥台相连；所述中环板内边沿通过拉杆或筋板与笼子锥台相连。
8.根据权利要求1所述的高效低阻粗细梯度分级分选机构，其特征在于，所述进风口连接分级设备或粉磨设备，呈风扫形式将待分选含尘气流引入进风壳体。
9.根据权利要求1所述的高效低阻粗细梯度分级分选机构，其特征在于，在所述环状风环下方、所述进风壳体内腔设置有环状“阶梯”形打散装置或环状“Z”形打散装置；
所述环状“阶梯”形打散装置的打散板呈一定间距叠置的阶梯形结构布置，相邻两块打散板母线投影重叠距离为100～200mm，各打散板分别通过支撑装置支撑在进风壳体的内壁上；
所述环状“Z”形打散装置的打散板一部分通过支撑装置支撑在进风壳体的内壁上，一部分通过支撑装置支撑在导流锥的外壁上，两侧的打散板分别呈一定间距叠置的阶梯形结构布置，两侧相邻两个打散板之间形成打散分级通道，彼此对应，上一打散板末端于下一打散板上的投影点距该打散板末端距离为100～200mm；环状“阶梯”形打散装置和环状“Z”形打散装置的各打散板同水平方向夹角θ7为40～50°。
10.根据权利要求1所述的高效低阻粗细梯度分级分选机构，其特征在于，所述环状风环包括风环内圈、风环外圈、以及倾斜设置在风环内圈和风环外圈之间的数个风环导风叶片；所述风环内圈顶部直径D6(mm)比下环板外径D2小40～60mm，下环板外径D2比粗颗粒分选转笼直径D1小0～50mm，风环内圈同水平方向夹角θ1为50～70°；
风环外圈直径或进风壳体内径D7(mm)：
其中，V3为环状风环出口风速(m/s)，D6为风环内圈顶部直径(mm)，Q为系统选粉风量(m3/h)；
风环导风叶片个数n(个)：
其中，n四舍五入取整数；
环状风环高度H4(mm)：
其中，θ2为风环导风叶片同水平方向夹角(°)，S1/S2为相邻两块风环导风叶片水平投影重叠长度与单块风环导风叶片水平投影长度的比值，t为风环导风叶片厚度(mm)；
所述环状风环出口风速V3为8～12m/s，风环导风叶片的间隙风速V4为18±2m/s，所述风环导风叶片同水平方向夹角θ2为35～45°，风环导风叶片厚度t为10～20mm，相邻两块风环导风叶片的间隙d1为100～200mm，相邻两块风环导风叶片水平投影重叠长度S1与单块风环导风叶片水平投影长度S2的比值S1:S2＝0.3～0.8。
11.根据权利要求1所述的高效低阻粗细梯度分级分选机构，其特征在于，所述导流锥的底端连接有粗物料导料锥，导流锥同水平方向夹角θ3为50～70°，粗物料导料锥同水平方向夹角θ5为55～65°；
导流锥-粗物料导料锥接口直径D8(mm)：
其中，V5为进风口提升风速，进风口提升风速V5为3～5(m/s)。
12.一种基于权利要求1-11任一项所述高效低阻粗细梯度分级分选机构的应用，其特征在于，所述高效低阻粗细梯度分级分选机构可应用于分级选粉机上。
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