磨機(jī)卸料溢流鎖風(fēng)閥的設(shè)計(jì)和應(yīng)用
鎖風(fēng)閥主要由閥體、檢修門、調(diào)整板和充氣箱組成。閥體由中間一固定隔板將其分成Ⅰ、Ⅱ室,使流化床形成U型結(jié)構(gòu),達(dá)到鎖風(fēng)的目的。檢修門主要用于對(duì)調(diào)整板進(jìn)行調(diào)整和鎖風(fēng)效果的檢測(cè)。調(diào)整板主要用于對(duì)料流速度的控制和鐵渣的清理。充氣箱由透氣層、多孔板等組成,將來自羅茨風(fēng)機(jī)的氣體均勻分配對(duì)流化床底部充氣,并使其上部的物料形成流化床狀態(tài)。為了使料渣、鐵渣等粗顆粒及時(shí)地排出,充氣箱應(yīng)與水平成不小于30°角布置。
2 工作原理
溢流鎖風(fēng)閥是采用流態(tài)化技術(shù)設(shè)計(jì)的。按固定流態(tài)化形成的過程,一般將其分為固定床、流態(tài)化床和連續(xù)流態(tài)化床三種狀態(tài)。圖2表示在三種狀態(tài)下,顆粒層的空隙率ε,流體通過顆粒層時(shí)的流速u′f和流體的阻力損失△P的變化情況。在流化床狀態(tài)下,流態(tài)化床的床層高度隨空隙率ε的升高而增大,但流體穿過床層的實(shí)際流速u′f和流態(tài)化床的流體阻力(忽略器壁效應(yīng)的影響)卻維持不變。
由流態(tài)化床的特性可知,料流穩(wěn)定流動(dòng)的條件應(yīng)滿足下式:
F+(L1-L2)·ρ·g+(P1-P2)-V2·ξ·ρ/2=0(1)
式中:F--單位面積上物料的沖力,N/m2;
?。蹋?、L2--Ⅰ、Ⅱ室有效料高,m;
ρ--氣化后物料容重,kg/m3;
?。校?、P2--Ⅰ、Ⅱ室料面上部靜壓力,N/m2;
?。?-料流流動(dòng)速度,m/s;
ξ--流動(dòng)阻力系數(shù),取決于Ⅰ、Ⅱ室之間的通道截面積、充氣情況等因素;
?。?-重力加速度,g=9.8m/s2
同樣,在平衡時(shí),流體通過流態(tài)化床的壓力降△P,可根據(jù)床層受力分析得出:
△P=L·(1-ε)·ρP·g=L·ρ·g (2)
式中:△P--流態(tài)化床的壓力降,Pa;
?。?-流態(tài)化床的高度,m;
ε--流態(tài)化床的空隙率。
由(2)式可知,在壓力降近似等于單位面積床層的重量,也即是床層的靜壓力降與其氣流速度無關(guān)。溢流鎖風(fēng)閥就是利用這一流態(tài)化床的料柱阻力來達(dá)到鎖風(fēng)的目的。因此,鎖風(fēng)的條件為:
(L1-L2)·ρ·g≥P2-P1
3 主要工作參數(shù)的確定
溢流鎖風(fēng)閥的主要工作參數(shù)包括風(fēng)壓、風(fēng)量和排料能力,現(xiàn)分述如下。
(1)風(fēng)壓。來自羅茨風(fēng)機(jī)并鼓入溢流鎖風(fēng)閥的風(fēng)要克服三種阻力,一是有效流態(tài)化床的料層阻力,其值相當(dāng)于單位面積上料粉的重量;二是Ⅰ、Ⅱ室隔板以下的料層阻力(包括鐵渣等的影響);三是透氣層及進(jìn)氣管的阻力。實(shí)踐證明,實(shí)際有效鎖風(fēng)用的料層阻力占整個(gè)供風(fēng)壓的比例很小,因此,不論要求鎖風(fēng)壓力是否有變動(dòng),對(duì)風(fēng)機(jī)選用的供風(fēng)壓力影響很小。從丹麥FLS公司提供的有關(guān)資料可知,要求入充氣箱入口的壓力為20kPa,而我國(guó)有關(guān)院所的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為(10~25)kPa。因此,建議實(shí)際選用風(fēng)機(jī)時(shí),要求的供風(fēng)壓力為(20~30)kPa即可。
(2)風(fēng)量。從流態(tài)化床的形成條件可知,合適的截面上升風(fēng)速是必需的。在一定的風(fēng)速范圍內(nèi),風(fēng)速的大小又和排料能力有關(guān)。因此,風(fēng)量與單位透氣面積的大小有關(guān)。表1為部分單位的設(shè)計(jì)參數(shù)。結(jié)合實(shí)際使用情況,筆者認(rèn)為溢流鎖風(fēng)閥的風(fēng)量選用以每噸料粉(0.35~0.40)m3范圍較為合適。
(3)排料能力。排料能力取決于料流速度和料流通過的截面面積等。料流通過的截面面積是容易確定的,從式(1)可知,料流速度與流動(dòng)阻力系數(shù)ξ有關(guān),而ξ又與鎖風(fēng)閥的幾何尺寸、物料性質(zhì)、充氣情況等因素有關(guān),因此,按此計(jì)算較為復(fù)雜。根據(jù)有關(guān)院所的試驗(yàn)研究認(rèn)為,排料能力可以按單位充氣面積內(nèi)通過的物料量來估算,即排料能力可按(400~800)t·h-1·m2選取。
4 使用中應(yīng)注意的幾個(gè)問題
使用時(shí)除應(yīng)了解溢流鎖風(fēng)閥的結(jié)構(gòu)和原理外,還應(yīng)注意下列幾個(gè)問題:
(1)安裝前應(yīng)檢查透氣層是否有損壞,或受雨水浸泡等現(xiàn)象。若存在,則應(yīng)消除,以免造成串風(fēng)或堵塞。羅茨風(fēng)機(jī)離溢流鎖風(fēng)閥較遠(yuǎn)時(shí),連接管道一定要加支撐,以防產(chǎn)生振動(dòng)。
(2)開始使用時(shí),注意觀察料流的情況,通過調(diào)整板調(diào)整料流通過的截面大小,實(shí)現(xiàn)對(duì)料流速度的控制。
(3)當(dāng)L1和L2值太小時(shí),料床可能被氣流穿透或吹跑,達(dá)不到鎖風(fēng)目的。因此,在磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)之初或系統(tǒng)不正常時(shí),有可能發(fā)生此現(xiàn)象,加以注意。
(4)通過溢流鎖風(fēng)閥頂部的檢修門來檢測(cè)鎖風(fēng)效果,若此處處于微負(fù)壓狀態(tài),則表明鎖風(fēng)良好;反之,則需調(diào)整。
(5)對(duì)溢流鎖風(fēng)閥出口側(cè)的調(diào)整板調(diào)整時(shí),既不能將下部通道全部封死,以免長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后,鐵渣等將料流通道堵塞。但也不能太大,以防止料流短路,影響鎖風(fēng)。
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