選粉機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢_上_

1、選粉機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢（上）李征宇（中材裝備集團有限公司科力分公司，天津 300400）中圖分類號：TQ172.633文獻標識碼：A文章編號：1671-8321（2013）10-0061-04粉碎和粉磨作業(yè)在水泥行業(yè)是一個很重要的生產(chǎn)過程。人們總是希望在這個過程中能輕易獲取到所需要的 粒度產(chǎn)品，但實際上不可避免的會出現(xiàn)產(chǎn)品粒度過粗或過 細現(xiàn)象，產(chǎn)品的粒度范圍很難控制。為更好地對產(chǎn)品粒徑 進行有效控制，生產(chǎn)出所需要的產(chǎn)品和滿意的顆粒級配， 多年來，人們都在努力摸索和實踐物料的最佳分選方式和 方法?，F(xiàn)在已經(jīng)形成了較為完善的粉體加工工藝和物料 的分選裝備，既在物料粉磨前后對物料進行有效的分選處 理，

2、粉磨設(shè)備與分選設(shè)備組成了完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，也可以 大幅度減少粉碎（粉磨）過程中不必要的能量消耗。通常人們將粉碎（粉磨）物料按顆粒直徑的大小分 成兩部分的作業(yè)稱為分選作業(yè)。廣義上講分選過程實際 就是物料粒度的分級過程，利用空氣作為選粉設(shè)備的介 質(zhì)是許多分選設(shè)備中的一種形式，空氣選粉機的演變和 發(fā)展有一個較長的歷史過程。有粗顆粒的分離機和細顆粒的選粉機。在定義的選粉機當中又根據(jù)物料顆粒的分級受力形式不同分為：重力沉降 式分級、慣性式分級、離心力式分級和空氣沖擊篩以及 噴射渦流分級等形式。離心力式分級設(shè)備有自由渦流式 和強制渦流式兩種。本文要討論的選粉機主要是強制渦 流式籠型選粉機，即所謂的第三代選粉

3、機。根據(jù)物料的選粉顆粒大小來分門別類，可以確 定所分選處理的物料被劃分在哪個范圍。譬如對選 粉機而言：分選出200m1 000m的物料為粗級選 粉；分選出50m200m的物料為中級選粉；分選 出10m50m的物料為細級選粉。而對分級機而 言，主要是分選出5m10m的超細級顆粒和選出 0.5m5m為亞微米級顆粒。一般水泥工業(yè)應(yīng)用的選 粉機范圍在中級和細級這兩個范圍內(nèi)。2 選粉機的發(fā)展過程這里所介紹的選粉機發(fā)展過程主要是指空氣式強制渦流選粉機，并不涉及其它形式的選粉機或分級機。2.1離心式選粉機（第一代選粉機）最早的選粉機概念是出現(xiàn)于130年前英國人Mumford（芒福德）和Moody（穆迪）他們

4、的一個發(fā)明專利。自1885年專利公開之后不久，德國GEBR.PFEIFER（弗菲 夫）公司買下了這個專利技術(shù)，并根據(jù)專利所述的結(jié)1 分選設(shè)備的基本概念分選物料的粒度范圍在5m1 000m的設(shè)備統(tǒng)稱為分選設(shè)備。在宏觀的分選設(shè)備中還可分為：篩分設(shè)備和 流體分選設(shè)備。篩分設(shè)備主要是靠機械力手段進行分選的 設(shè)備，而流體分選設(shè)備主要是依靠流體介質(zhì)作為載體對物 料進行分選的設(shè)備。包括干法空氣式分選設(shè)備和水介質(zhì)的 分選設(shè)備。這里我們主要討論的是空氣式分選設(shè)備，其中612013.10 CHINA CEMENT摘要：系統(tǒng)回顧選粉機的發(fā)展歷史，介紹不同選粉機的用途及特點。指出目前應(yīng)用在水泥生產(chǎn) 線的主力機型是第三

5、代選粉機，粉磨加工工藝系統(tǒng)各有所長，結(jié)構(gòu)形式也不斷創(chuàng)新，已能滿足 水泥行業(yè)大型化的生產(chǎn)需要。選粉機還可以拓展應(yīng)用至非金屬材料超細加工等行業(yè)，亟待解決 的是開發(fā)和生產(chǎn)大型超細分級機。關(guān)鍵詞：選粉機；第三代選粉機；大型超細分級機圖1 離心式選粉機簡圖圖3 OSEPA選粉機示意圖技術(shù)裝備Equipment 構(gòu)內(nèi)容和分選機理，首先在 工業(yè)上取得了成功的應(yīng)用。 而后來真正將這種選粉機廣 泛應(yīng)用而聞名于世的是美國 STURTEVANT （斯特蒂文 特）公司。他們生產(chǎn)最大選粉 機直徑可以達到11m。所以當 時人們都將這種選粉機稱之為 斯特蒂文特選粉機，按其分級 原理和結(jié)構(gòu)特點又稱它為“離心式選粉機”，也就是

6、通常我們說的第一代選粉機，見 圖1。這種選粉機由于當時的技術(shù)落后，其自身的結(jié)構(gòu) 有很大缺陷，導(dǎo)致選粉機選粉效率低、單位電耗高、選 粉精度差。 直接制約了這種選粉機的發(fā)展。主要原因 是：物料的分散較差，選粉效率低；選粉機內(nèi)部風(fēng)速不 均勻；機內(nèi)物料濃度高，物料互相干涉，顆粒之間分離 困難；邊壁效應(yīng)的影響使得粗粉回料中細粉所占的比例 很大；顆粒受的外力不穩(wěn)定，顆粒的臨界分級尺寸變異 較大；由于采用的大風(fēng)葉直徑很大，運轉(zhuǎn)平衡困難，振 動很大。2.2 旋風(fēng)式選粉機（第 二代選粉機）上世紀60年代初， 德國HUMBOLDT.WEDAG（洪堡維達格）公司解 決了第一代選粉機存在的 主要問題。雖然核心結(jié)構(gòu) 與

7、離心式選粉機沒有根本 的變化，但由于減少了物均勻；分選斷面上氣流出現(xiàn)紊流狀態(tài)，空氣阻力較大；邊壁效應(yīng)現(xiàn)象仍然存在等問題也就不可避免了。2.3 籠型選粉機（第三代選粉機）1971年日本小野田（ONODA）株式會社申報了一 項發(fā)明專利，并在1979年開發(fā)出OSEPA選粉機，得到了 迅速推廣和應(yīng)用，由此改變了水泥工業(yè)粉磨系統(tǒng)的選 粉條件。其結(jié)構(gòu)不僅保留了旋風(fēng)式選粉機的一些優(yōu)點， 而且采用了立式籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)從根本上改變了選粉機的 分級原理，從而大大提高了選粉效率。比第一代選粉機 的選粉能力提高100，比第二代選粉機的選粉能力提高20%50。在OSEPA選粉機專利失效以后，很多國外公司 推出與之類似的籠

8、型選粉機結(jié)構(gòu)，實際上都是OSEPA選粉 機結(jié)構(gòu)的變種，選粉機理沒有改變。此結(jié)構(gòu)的選粉機統(tǒng)稱 為高效選粉機，有人稱之為第三代選粉機，見圖3。第三代高效選粉機技術(shù)一直沿用到今天，目前大部分選粉設(shè)備的分級原理仍然采用以O(shè)SEPA選粉機為代表的 籠形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。在水泥工業(yè)的粉磨加工系統(tǒng)，采用籠型選 粉機已經(jīng)成為趨勢。譬如，700t/d10 000t/d規(guī)模水泥生產(chǎn) 線的粉磨系統(tǒng)，還是采用大處理量的籠型高效選粉設(shè)備， 對原料、煤粉、水泥、礦渣和粉煤灰等進行閉路循環(huán)分選 處理。目前水泥和生料粉磨系統(tǒng)仍然選用OSEPA選粉機或 其改進型的高效選粉機作為系統(tǒng)的分選設(shè)備。2.4 智能型選粉機（第四代選粉機）關(guān)于對

9、第四代選粉機的討論，目前有多種分歧意 見，什么是第四代選粉機？第四代選粉機到底有哪些基 本特質(zhì)？選粉機理與第三代選粉機有哪些不同？現(xiàn)在是 否已經(jīng)出現(xiàn)第四代選粉機？這些問題一直困惑著業(yè)內(nèi)人 士，如果這些問題不解決，沒有達到真正意義上的共 識，就不能確定和判斷第四代選粉機已經(jīng)出現(xiàn)。當下國 內(nèi)一些選粉機制造商和供應(yīng)商極力炒作并標榜已經(jīng)推出圖2 旋風(fēng)式選粉機簡圖料的循環(huán)，選粉效率有所提高，稱為維達格選粉機或旋風(fēng)式選粉機。后來人們習(xí)慣稱之為第二代選粉機，見圖2。 主要結(jié)構(gòu)特點是取消離心式選粉機的大葉片，在選粉機外部設(shè)有獨立的循環(huán)風(fēng)機。在機體四周安裝了48 個旋風(fēng)筒，以提高捕集細粉的效率。調(diào)整循環(huán)風(fēng)機的風(fēng)

10、 速來控制上升風(fēng)速，大幅度改善產(chǎn)品質(zhì)量。同時選粉機 的小葉片和撒料盤的轉(zhuǎn)速可調(diào)，可與上升風(fēng)速相匹配， 達到較好的選粉效果。由于去掉了大風(fēng)葉，使設(shè)備的振 動減小，運行的可靠性有所提高。但是由于旋風(fēng)式選粉機的改進并沒有徹底改變第一 代選粉機的選粉機理，所以在運轉(zhuǎn)過程中物料的分散不62中國水泥 2013.10圖4 LDC型選粉機示意圖圖5 LV選粉機示意圖圖6 LV氣室示意圖第四代選粉機，有些專家推波助瀾，宣傳之聲此起彼伏。但究其所謂的四代結(jié)構(gòu)和機理實際上還是第三代選 粉機的改進或優(yōu)化，并不是真正意義上的第四代選粉機 產(chǎn)品。現(xiàn)在我們應(yīng)該冷靜下來認真的去思考一些問題， 本著科學(xué)的態(tài)度準確地給第四代選粉

11、機下一個定義，而 且是大家都能認同的定義。確定第四代選粉機應(yīng)該具備 哪些基本條件和功能，只有達成共識才可能為開創(chuàng)第四代 選粉機做出努力。對基本條件和功能的理解國外專家談及 第四代選粉機應(yīng)該具備的功能：第四代選粉機應(yīng)能獨立控 制內(nèi)循環(huán)，能調(diào)整靜態(tài)葉片和轉(zhuǎn)子動葉片，在其混合作用 的高效動靜態(tài)裝置，可同時分選兩種以上的物料。著重介紹一些典型的選粉機機型來做進一步的分析。3.1LDC型選粉機德國萊歇公司最新分離器LDC型選粉機（見圖4）是應(yīng) 用在立磨上的一種新型選粉機，主要技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容是：引 入了一種最新結(jié)構(gòu)的消除渦流裝置（圖中序號）；導(dǎo)向 葉片增加了隔板，可增加分選效率，序號；出風(fēng)口形式 和整體框架

12、作了改進，具有消除震動的功能，序號。3.2LV型選粉機LV選粉機是印度一家公司開發(fā)的一種新型的立磨分 離設(shè)備，它能提高立磨中氣流及物流速度，一開始主要 在立選粉機改造中得到了廣泛的應(yīng)用。 這種選粉機具 有一種獨特結(jié)構(gòu)的導(dǎo)風(fēng)葉片 LV氣室。它使物料的粗 顆粒與細顆粒在氣體進入分級轉(zhuǎn)子之前就有可能分離。 通過這種改變產(chǎn)量可以在原有產(chǎn)量上增加12%30%； 由于通過的風(fēng)量減少，立磨與風(fēng)機的電耗可節(jié)約1.5kW/t5kW/t；可降低立磨機體的振動；水泥強度增加，產(chǎn)品 粒徑分布更加合理。這個結(jié)論是在2001年根據(jù)已經(jīng)改造的87臺粉磨礦 渣、熟料、原煤、石油焦的輥式磨之后得出的。用于球磨機或輥壓機的LV選

13、粉機改造方案是在選粉機 下部設(shè)有一獨特的“流化床”結(jié)構(gòu)，它是由上部的LV選粉 機和底部的流化床組成，見圖5。物料在流化床與氣體完 全混合之后進入LV選粉機。循環(huán)氣體被引入到流化床的上 部分，用以輸送物料以合適的料氣比進LV選粉機。LV選粉機的新結(jié)構(gòu)是在氣流和物料進入轉(zhuǎn)子之前， 最主要的是分離出粗料。在氣流通過LV氣室（見圖6） 的粗細顆粒在不同的動能作用下，粗顆粒由于動能的作 用被分離，并在重力的作用下通過氣室降至粗粉下料錐 管送出選粉機。采用槽形導(dǎo)流葉片，具有較好的導(dǎo)流效 果，顆粒在導(dǎo)流區(qū)停留時間短，粗顆粒反混概率低，易3 國內(nèi)外選粉機的現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢我國水泥行業(yè)自從1987年聯(lián)合引進O

14、SEPA高效選粉機技術(shù)之后，籠型高效選粉機才得到推廣和應(yīng)用，裝備 技術(shù)有了長足的發(fā)展。目前在水泥磨系統(tǒng)和生料磨系統(tǒng) 都采用籠型選粉機作為系統(tǒng)的分選設(shè)備。由于OSEPA高 效選粉機的成功應(yīng)用，國內(nèi)外一些供貨商相繼開發(fā)推出 了一批帶有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效籠型選粉設(shè)備，并得到 了很好的應(yīng)用。日本小野田公司（ONODA）自從1979年開發(fā)OSEPA 選粉機至今，沒有進行整體的技術(shù)改造工作，目前仍然 沿用以前的結(jié)構(gòu)，技術(shù)經(jīng)濟指標已經(jīng)落后了，就其結(jié)構(gòu) 方面有許多地方需要改進和優(yōu)化，而大多數(shù)水泥廠在水泥（包括生料）粉磨系統(tǒng)仍然使用籠型選粉機，所以從選粉 設(shè)備技術(shù)發(fā)展角度來看，在沒有新型結(jié)構(gòu)選粉機替代之 前，仍

15、以第三代選粉機作為主要的分選設(shè)備。所以我們非 常有必要在這種選粉機結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對其進行必要的技術(shù) 創(chuàng)新和新技術(shù)的嫁接，在這方面國內(nèi)外選粉機的供貨商做 了很多工作，在技術(shù)創(chuàng)新上取得了一些經(jīng)驗和借鑒。下面632013.10 CHINA CEMENT圖8 SKS型選粉機示意圖圖9 SEPOL改進型選粉機示意圖圖7 Sepax高效選粉機示意圖技術(shù)裝備Equipment 于實現(xiàn)快速分級，同時可降低選粉區(qū)阻力。轉(zhuǎn)子分級葉片的圓周線速度幾乎與LV氣室噴出的氣體速度相同，可 降低物料對轉(zhuǎn)子葉片的沖刷，減少對轉(zhuǎn)子的磨損。采用 前后彎折的轉(zhuǎn)子葉片，可最大限度地減少慣性反漩渦現(xiàn) 象，提高分選精度和降低轉(zhuǎn)籠阻力。3.

16、3 Sepax改進型選粉機丹麥F.L.Smidth（史密斯）公司1982年開始研制選粉 機，并于1984年生產(chǎn)出Sepax型高效選粉機。這種選粉機 最大的特點是選粉機由兩部分組成，即主體分選部分和 分散部分。兩部分由立筒連接。物料首先通過分散部分 分散，而后進入分選部分。分散部分替代了OSEPA選粉 機內(nèi)旋轉(zhuǎn)式撒料盤結(jié)構(gòu)，見圖7。3.4 SKS型選粉機德國HUMBOLDT.WEDAG（洪堡維達格）公司 開發(fā)的SKS型分級機，其主要特點是料流靠撒料盤上 的反擊板和反擊破碎板達到良好的分散作用。另外其 傳動裝置設(shè)在機殼的下部，這樣可以縮短傳動軸的長 度，使得分級轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，見圖8。用于水泥粉磨的 SKS型選粉機推出的時間比較早，算不上新產(chǎn)品，但 是其技術(shù)特點是：選粉機體積較小，若用空氣輸送斜 槽取代錐形下料斗，可降低選粉機高度；采用了主軸 上下支撐的形式，運轉(zhuǎn)時穩(wěn)定性較好；傳動裝置在選 粉機的下部，下部采用充氣卸料，縮短了傳動主軸長 度；轉(zhuǎn)子的主軸承均在殼體外，更適合分選環(huán)境溫度較高的工況。3.5SEPOL改進型選粉機德國Krupp Polysius（克虜伯伯利休斯）公司推出 的Sepol型高效選粉機也是一種典型的