姚聯(lián)國(guó)
在原料輥磨系統(tǒng)中,旋風(fēng)筒作為氣固分離和成品收集的設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用。常規(guī)設(shè)計(jì)中的旋風(fēng)筒全部是單出風(fēng)口(上部)設(shè)計(jì),而新型旋風(fēng)筒設(shè)計(jì)則為雙出風(fēng)口(上、下部)設(shè)計(jì),本文將對(duì)以上兩種旋風(fēng)筒設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比分析。
我公司在海外承建的一條2 500t/d水泥生產(chǎn)線,其原料磨輥磨系統(tǒng)能力為210t/h,系統(tǒng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為47 500m3/h。若使用常規(guī)設(shè)計(jì)方式,以2.6m/s的截面風(fēng)速計(jì)算,需要配備兩臺(tái)直徑5.2m的常規(guī)旋風(fēng)筒。本項(xiàng)目用一臺(tái)φ4.4m的新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒替代了兩臺(tái)φ5.2m的常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒,處理風(fēng)量為430 000m3/h。
我們選取了兩個(gè)能力相近的輥磨系統(tǒng),并對(duì)其中處理風(fēng)量相近的新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒和常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒進(jìn)行了對(duì)比,兩種旋風(fēng)筒初始運(yùn)行條件見表1,兩種旋風(fēng)筒模型見圖1。
表1 初始運(yùn)行條件
圖1 兩種旋風(fēng)筒模型
圖2 新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒內(nèi)導(dǎo)流葉片模型
表2 新型旋風(fēng)筒與常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒外形對(duì)比數(shù)據(jù)
新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒比常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的截面風(fēng)速大,為降低壓損,在新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒內(nèi)部增加了導(dǎo)流葉片。新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒內(nèi)導(dǎo)流葉片模型見圖2。
(1)外形對(duì)比
新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒與常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的外形對(duì)比數(shù)據(jù)見表2。
從兩種旋風(fēng)筒的外形對(duì)比數(shù)據(jù)看,新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒具有較高的高徑比,直徑比常規(guī)設(shè)計(jì)的兩個(gè)旋風(fēng)筒中的一個(gè)旋風(fēng)筒的直徑還要小,高度略有增加。與常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒相比,新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒整體設(shè)備重量減輕了約44.5%,計(jì)28.9t。
(2)工藝流程對(duì)比
圖3為應(yīng)用新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒和常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的工藝流程圖,從圖3可以看出,二者除了旋風(fēng)筒數(shù)量存在差異外,其他工藝基本無差異。
(3)工藝布置對(duì)比
從圖4可以看出,應(yīng)用新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒輥磨系統(tǒng)的工藝布置更簡(jiǎn)潔,占地面積相對(duì)較小。旋風(fēng)筒的支撐結(jié)構(gòu)框架尺寸與進(jìn)出口管道重量對(duì)比見表3。
圖3 應(yīng)用新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒和常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的輥磨系統(tǒng)的工藝流程
圖4 應(yīng)用新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒和常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的輥磨系統(tǒng)的工藝布置
表3 新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒和常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的支撐結(jié)構(gòu)尺寸與進(jìn)出口管道重量對(duì)比
表4 新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒和常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的壓損對(duì)比(實(shí)驗(yàn)?zāi)M數(shù)據(jù))
表5 新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒和常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的收塵效率
從表3可以看出,新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒支撐結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度比常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒小約一半,寬度相差不大。由于雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒的高徑比較大,支撐結(jié)構(gòu)的高度有所增加,整體支撐結(jié)構(gòu)的框架尺寸有所減小。應(yīng)用新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒的車間結(jié)構(gòu)的規(guī)格與載荷大幅降低,其結(jié)構(gòu)工程量比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的工程量降低了約30.7%,計(jì)70t,磨機(jī)可以與ID風(fēng)機(jī)布置得更近,減少了工藝管道的長(zhǎng)度與支撐。
(4)內(nèi)部速度對(duì)比
分析計(jì)算可知,常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒內(nèi)部截面風(fēng)速一般≯3.0m/s,而新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒內(nèi)部截面風(fēng)速一般>6.0m/s。
(5)壓損對(duì)比
從表4(實(shí)驗(yàn)?zāi)M數(shù)據(jù))可以看出,新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒的壓損較小,常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的壓損較大,所以新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒比常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的壓損降低了約5%,計(jì)68Pa。
(6)收塵效率對(duì)比
通過對(duì)一定范圍的生料顆粒粒度進(jìn)行收塵效率計(jì)算,得到不同粒度下兩種旋風(fēng)筒的收塵效率,如表5所示。
從表5可以看出,對(duì)于較小顆粒(<18μm),常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的收塵效率較高,新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒的收塵效率較低,而對(duì)于≥24μm的顆粒,兩種旋風(fēng)筒的收塵效率均達(dá)100%。
新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒具有較高的高徑比,其旋風(fēng)筒直徑比兩個(gè)常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒中的一個(gè)旋風(fēng)筒的直徑還要小,高度略有增加。整體設(shè)備重量減少了約44.5%,計(jì)28.9t。
應(yīng)用新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒的車間結(jié)構(gòu)規(guī)格與載荷大幅降低,其結(jié)構(gòu)工程量比常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒設(shè)計(jì)方案的工程量降低了約30.7%,計(jì)70t。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M數(shù)據(jù),新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒較常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的壓損減少了5%,計(jì)68Pa,系統(tǒng)電耗也有一定程度降低。
對(duì)于較小顆粒(<18μm),常規(guī)設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒的收塵效率較高,新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒的收塵效率較低,但對(duì)于≥24μm的顆粒,兩種旋風(fēng)筒的收塵效率均可達(dá)100%。