辊压粉磨理论研究-分析.pdf
《辊压粉磨理论研究-分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《辊压粉磨理论研究-分析.pdf(18页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、辊压粉磨理论研究 1。通论 2。立磨 3。应用 1 第一部分辊压磨物料所受压力和能力的通论 1.概念 原料和熟料的辊压特征是:松散的物料在料床上受到挤压,或者说两个辊压表面相互作用下进 行粉碎及粉磨。 需要注意的是:辊压磨的辊子是自由运动的,通过挤压料床及物料填满辊隙,以便受力的磨辊 能同时充分作用。 辊式破碎机则是相反的,辊子以一定的间距固定。物料是松散地喂入,传递到物料上的力是不 能测量的。 辊隙保持敞开,以便最细的物料通过落下。因此, 辊式破碎机仅用于比辊间隙大的物料 破碎。 2.物料所受压力 如图 1 所示。 R:辊子半径 W:辊子宽度 T:辊子压力 :夹角 (弧度 ) :咬角 (弧度
2、 ) =1+2= L*(1/R1+1/R2) 图 1 咬角 、夹角 示意图 对辊压磨来讲,料床上的松散物料或多或少地表现象液体,在辊面摩擦力的作用下,被输送到 辊间隙之间。然后物料颗粒被压挤咬住,这时料床上的物料更多地表现象固体。 咬住物料的辊面夹角称为咬角。 辊子上可测量的夹角称为夹角。 压力的变化如图1 所示。 在夹点喉部处压力最大,间隙最小;接着压力下降,并逐渐变为0。 假如不考虑辊子边缘的压力降,把辊子看成非常宽,物料承受最大压力便容易得到估算。在L 长度上,压力的分布近似于三角形,也就是说,最大压力近似等于平均值的2 倍: Pmax=2*T/(W*L) 密实区长度L /(1/R1+1
3、/R2) ,代入上式得: Pmax=2*T/(W* )*(1/R1+1/R2) 降半径 R 改写成 D,D2R 代入上式得: Pmax=4/*T/(W*D1)*(1+D1/D2)(1) 从上式可以看出,最大压力系数T/(W*D) 成正比例关系。该系数即为单位辊压力,表示为kT。 也有的辊压用线压力T/W 表示。它可能是煤球工业中的一种产物。但如用来描述辊压磨则是 不正确和不相关的。 咬角 的变化情况以后讨论,但近似地=1/3 弧度。这个值代入上式,公式表明了最大压力随 辊径变化的比例关系。 在辊压机应用中, D1=D2,所以: Pmax=12*kT*(1+1/1)=24*kT 在立磨中,磨盘可
4、以看成为辊径D2,因此: Pmax=12*kT*(1+1/ )=12*kT 2 3.粉磨料床厚度与能力 物料通过辊子时,物料充满间隙,因此引入粉磨料床厚度H,辊宽 W,辊速 v 和被挤压物料密 度p等参数。 当辊速和物料承受压力一定时,辊压磨的能力因此与粉磨料床的厚度成比例关系。 当物料在辊子间受挤压时,其密度要增加。 挤压密度 p与喂入物料密度f之比,得到密实比: F= p/f。 粉磨料床H 可以描述成密实比、咬角和辊径的一个函数。如图2 所示。 图 2 密实比与粉磨料床示意图 H=1/2*L*( 1+2)*/(F-1)=1/2*L* /(F-1) 依据图 2 所示,代入L 表示如下: H=
5、1/4*D1* 2/(1+D1/D2)*(F-1) (2) 从这个公式我们可以看到,相同的咬角、相同的喂料和摩擦条件下时,粉磨料床厚度与辊子直 径成一定比例关系。 也可以得到H 值随咬角变化很大。对辊压机来讲,通常按“塞满喂料”是非常重要的。物料摩 擦力有一点点变化,将引起粉磨料床厚度和辊压能力很大的变化。 喂料物料容重的变化将改变密实比,对粉磨料床的厚度影响也很大。 例如熟料无细粉填充时,入辊压机之前容重为1.3t/m 3,辊压密实后容重为 2.6t/m 3。假如细粉填 充 熟 料 空 隙 时 , 入 辊 压 机 之 前 容 重 为1.7t/m 3 , 导 致 粉 磨 料 床 的 厚 度 增
6、 加 为 (2600/1300-1)/(2600/1700-1)=1.88倍。 公式 (2)重新整理表示咬角描述如下: 411121*/*(/) *()HDDDF(3) 如(3)代入 (1),可得: PTWD DD HDF m ax*/ (*) * / /*() 21 112 11 (4) 系数 2 仍是三角形压力分布的一个近似值。 这个公式表明:如喂料速度改变,保持产量不变(假如密实比和最大压力相同),则要改变辊子 的压力 T。T 随粉磨料床厚度的平方根成比例关系。 4.动力消耗 辊子传输的动力N 是切向速度v 和辊压摩擦力*T 之积。摩擦力是粉磨料床压力分布的切向 组成部分。如图3 所示。
7、 3 双重驱动: 单驱动: 图 3 反作用力与反作用力夹角示意图 图中连线的称为角,与 、一样都是以弧度为单位。较小的角(弧度 )近似等于其角度的 正切值。 系数 是辊子表面的摩擦角。它是两个反作用角之和。 则动力消耗计算式为: N=*T*v=( 1+2)*T*v(5) 合力 T 通过压力分布中心。假如压力分布为右三角形,则T 位置的 =/3, =/3。所以 上式可改写成: N=1/3 * *T*v (6) 由式 (6)可得单位物料动力近似计算式如下: N=1/3* *T*v/( p*H*W*v) 如从 (1)代入 T,从 (2)代入 H,简化表达式如下: N=1/3*Pmax*(1/f -
8、p) (7) (7)说明:单位动力消耗是最大辊压和容重的函数。 如喂料的容重很高,密度变化较小,那么它必然需要一个较高的压力作用物料上。假如喂入 物料是多孔的,粉磨时施加在辊子上的压力较低。但这不能说明粉磨的经济性有什么不同。 (7)中的值是因为系数3 而仅为近似值。在后面将讨论它。此公式的描述具有非常重要的物理 意义。 例如:假如一个辊压磨动力消耗为4kWh/t 或 4*3600J/kg ,喂入物料容重1.6t/m 3,挤压料层容 重为 2.4t/m 3,辊宽在一定范围时的最大压力为: Pmax=4*3600*3/(1/1600-1/2400)=207Mpa 同样地,压力为50MPa,密实比
9、近似为2200/1600,单位功耗为0.8kWh/t 。物料需大约5 倍的 循环量才能完成207MPa 所达到的细度。 5.咬角 象前面提到的,压辊是敞开式的,塞满喂料意味着辊间有过多的物料喂入。粉磨料床厚度和通 过压辊间的物料流量可以用最大或临界咬角得到描述。 最大咬角体现了最初喂入物料的内摩擦力大小或物料的稳定性。“液体”型物料如干河砂的咬 角较小。“坚固的砾石”型原料咬角较大。 辊子表面形状及表面摩擦力也有一定影响。粗糙的表面有利于加强物料进入挤压区、增加粉磨 料床的厚度,同时咬角也增加。所以,物料稳定性似乎支配系数。 4 实际生产中一些物料的咬角范围如下: (弧度 ) 细磨水泥和矿渣水
10、泥:0.200.25 水泥熟料:0.250.35 石灰石 /生料:0.350.45 煤:0.400.50 在立磨中,粉磨料床厚度是通过新喂入的物料和循环物料量之和来衡量的。假如料层太厚,因 物料过多而需要犁开,从而产生强烈振动,同时也浪费能量。因此, 立磨必须经常在一定料层上操 作。保证咬角要求,且常常大大低于咬角下运行。 在立磨作为原料磨中,最大料层厚度通常为辊子直径的2% ,密实比可能为2000/1000=2.0 。 其咬角按 (3)计算: 411121*/*(/) *()HDDDF 40021021*.*() *()=0.28 这个值近似于70%临界咬角。它通常应用于在立磨中。系数值一般
11、为0.090.10。 对于立磨用于粉磨水泥时,咬角较小,料层较薄,仅为0.50.7% 辊子直径 ,控制不同,引起 的振动情况不一样,或跑粗。 咬角可以通过(6)式计算,它也可以直接通过仪器来测量。(5)式可直接计算 值。 (6)式表明, 咬角近似为摩擦系数的3倍。 后来,在表观压力部分中其比率得到更准确的描述。低压时为3.0,高压时为3.8。 6.符号说明 R 辊子半径m D 辊子直径m W 辊子宽度m L 挤压区长度m H 粉磨料床厚度m 辊子上可测量的夹角弧度 咬住物料的辊面夹角弧度 反作用力夹角弧度 辊面摩擦角弧度 T 辊子作用力N kT 单位辊面压力T/(D*W) N/m 2 p 物料
12、承受压力N/m 2 v 辊缘线速度m/s f 喂入物料容重kg/m 3 p 挤压物料容重kg/m 3 F 密实比 p / f N 动力消耗W N单位通过能量消耗J/kg 5 第二部分立磨的计算公式和一般特征 2.动力消耗及能力 立磨工作情况如图1 所示。 D0磨盘直径 (m) 辊面摩擦角 (弧度 ) T 每辊压力 (KN) kT 单位辊面压力(kN/m 2) DR辊子直径 (m) W 辊子宽度 (m) DM轨迹直径 (m) n 磨盘速度 (r/min) v 在 DM上的线速度 (m/s) i 辊子数量 N 动力消耗 (kW) P 产量 (t/h) 图 1 辊子荷载组成示意图 应用前文中的公式(
13、5)来表示立磨参数,它揭示了每个辊子的动力消耗是作用在磨盘上的切向 荷载 *T 与粉磨轨迹线速度的乘积。采用单位辊面压力kT 表示有: N=i* *T*v=i* *kT *DR*W*D M*n/60 (8) 对于标准Atox 立磨, i=3,DR=0.6D 0,W=0.2D0,DM=0.8D0,n=56/D0 1/2,代入上式可得: N=0.844* *kT*D0 2.5 本公式揭示了立磨的能力。直径直接放大,其能力是随磨机直径的2.5 次幂上升。能力系数 0.844 随不同的设计在0.41.0 之间变化。 公式也表明了所给一台立磨的动力消耗受到最大辊压力、磨机机械强度所能承受的kT和物料 层
14、最大系数 的限制。 大多数煤磨、原料磨的操作中,单位辊面压力kT=400800kN/m 2。Polysius 立磨单位辊面压力 较高,相应有一个较低的能力系数。 辊面摩擦系数=1/3 咬角在前文中(3)式作了解释。根据物料与辊面有一个较小的夹角,所以 咬角随粉磨料床厚度的增加而增大到一个临界值。摩擦系数 也随粉磨料床厚度增加而增大到一限 定值。光滑的辊面其摩擦系数通常范围如下: 摩擦系数 水泥原料0.09+/-0.02 煤0.10+/-0.02 水泥0.06+/-0.01 从公式可以看出,立磨能力随磨机尺寸的2.5 次幂增加。而重量和价格随磨机尺寸的3 次幂 6 增加,大规格磨机的优点不明显。
15、例如,球磨的能力随磨机尺寸的3.5 次幂增加。 单位产量动力消耗H/P 和磨机的能力P,不依赖物料的易磨性和要求的细度,但与选粉效率、 气流和其它操作参数有关。一般地,水泥原料N/P 为 58kWh/t 。 例如:一台Atox 40 立磨,液压压力为160bar,动力消耗为1600kW ,那么 kT和 是多少 ?液 压筒体直径是300/150mm,每个辊子的重量为25t=245kN 。其辊压为: T=/4*(0.3 2-0.152)*160*100+245=1093 kN 则有: kT=T/(0.6*0.2*D0 2)=1093/(0.12*42) =569kN/m2 =N/(0.844*kT
16、*D0 2.5)=1093/(0.844*569*42.5) =0.104 3.物料承受压力和粉磨循环 最大物料承受压力能够用(1)式计算得到。 使用计算密实比(2)式代入 (7)式,可以得到单位能量消耗计算式。如果将它归为总单位能量消 耗,通过辊压或粉磨循环量为: C=(N/P)/N (9) 例如:前面例子的立磨,产量250t/h ,粉磨料床厚度H=50mm ,辊下挤压的物料容重为 2000kg/m 3: (1) Pmax=4*kT /=4*569/(3*0.104)= 7295kN/m 2 (2) F-1 =1/4*DR/H* 2=1/4*2400/50*(3*0.104)2= 1.17
17、(7) N =1/3*Pmax*(F -1)/p =1/3*7295*1.17*/2000= 1.42kJ/kg =1.42/3.6= 0.395kWh/t 因此,循环量为: (9) C=(1600/250)/0.395= 16 (倍) 立磨的粉磨循环量一般为1020。 立磨循环量也能够通过辊下物料直接测量得到。通过辊下物料量为: Q=i* p *H*W*v 前面提到的标准Atox 立磨几何尺寸和磨盘直径的1%的粉磨料床,我们得到: Q(1%)=3*2000*1%*0.2*0.8*56/60*D 0 2.5=28.1*D 0 2.5 kg/s/%*3.6 =101*D 0 2.5 t/h/%
18、(10) 假如我们利用(10)式计算前面的例子,H=50mm ,=50/4000=1.25% ,同样可得循环量为: C=Q/P=1.25*101*4 2.5 /250 = 16 (倍) 4.磨盘上的物料运动 立磨的磨盘不仅是粉磨的重要组成部分,而且还有传送和撒料功能。能将新喂入的物料均匀 分布及传送到磨辊下面。磨盘速度高, 其离心力就能大于物料与磨盘之间的摩擦力。物料颗粒因此 向盘边缘滑动。 因为有一个恒定离心力区域,磨盘的速度必须反比例于磨盘直径的平方根。对于标准Atox 立 磨磨盘转速为56/D01/2 r/min 。其它类型的立磨转速为5060 r/min 。转速高,磨机产量相对较高,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 辊压粉磨 理论研究 分析
链接地址:https://www.31doc.com/p-4748900.html