半终粉磨一体分选机、粉磨分选系统以及半终成品粒径判断方法与流程

本发明属于粉磨分选，尤其涉及一种半终粉磨一体分选机、粉磨分选系统以及半终成品粒径判断方法。

背景技术：

1、水泥生产制造领域中的辊磨机半终粉磨系统是一个关键的工艺系统，旨在将水泥生产的熟料，即经过煅烧的原材料，进行粉磨加工，为最终的水泥产品制备创造条件。这一系统在水泥生产线中扮演着至关重要的角色。系统的核心设备是辊磨机和管磨机。辊磨机采用了一种高效且低能耗的粉磨技术。它使得熟料逐渐被压碎成较小的颗粒，实现对粉料的半终粉磨。管磨机在半终粉磨之后发挥作用，进一步细磨由辊磨机产生的小颗粒。管磨机的工作原理涉及将小颗粒与适量的磨石或磨球一起放入旋转的圆筒内，通过碰撞和摩擦，将小颗粒进一步细磨，使其达到所需的细度、球形度和颗粒分布，从而确保最终水泥的质量和性能。

2、在辊磨机半终粉磨系统中，不同粉磨设备针对不同粒径的颗粒有着特定的适用范围。具体而言，辊磨机设备更适合粉碎较大颗粒(直径大于0.2毫米)，而管磨机则更适用于粉磨较小颗粒(直径小于0.2毫米)。传统的实现方法是将这两种设备独立使用，构建各自的闭路子系统。即系统被分为前置的辊磨机粉碎子系统和后置的管磨机粉磨子系统。首先，辊磨机子系统将粒径较大的颗粒进行粉碎。然后，通过配备分选和收尘设备，进行颗粒的分选和清理。接下来，产生的辊磨机粉磨小颗粒被输送到后置的管磨机粉磨子系统。管磨机粉磨子系统进一步细磨辊磨机产生的小颗粒。同样地，在管磨机子系统中，也配备了分选和收尘设备，以进行细磨产物的分选和清理。为了使这两个子系统协同工作，附属输送装置和风管连接了它们。这样，整个过程被分为两个阶段：首先是粉碎-分选阶段，其中辊磨机粉碎子系统将较大颗粒进行粉碎并分选，然后是粉磨-分选阶段，其中管磨机粉磨子系统将小颗粒细磨并分选。这种双圈流系统的设计和操作确保了不同粒径颗粒的有效处理和最终水泥产品的质量和性能。

3、现有的辊磨机半终粉磨系统的工作方式请参阅图1，新喂料与经辊磨机粉碎后的循环料由斗式提升机喂入静态选粉机，经静态选粉机粗选后，粗颗粒经辊磨机上部稳流仓进入辊磨机循环挤压，夹杂小颗粒的细粉随气流进入预分离选粉机，预分离选粉机分选出的细粉由收尘器收集，小颗粒进入后续管磨机，经管磨机粉磨后由斗式提升机喂入精细选粉机，分选出的细粉由收尘器收集，粗粉循环返回管磨进一步细磨。上述辊磨机粉碎子系统和管磨机粉磨子系统产生的细粉在输运斜槽中混合后作为成品，该系统优势在于，预分离选粉机和精细选粉机均可单独调节，产生要求的比表面积和细度，且能满足辊磨机粉碎子系统和管磨机粉磨子系统产生不同比例成品的要求。但该系统也存在明显的缺陷：

4、1、独立子系统增加成本和土建工程量：目前的辊磨机半终粉磨系统中，辊磨机粉碎子系统和管磨机粉磨子系统是独立的，每个子系统都需要配备选粉机、收尘器、风机、输送设备、风管、溜子等。这种设计不仅增加了设备的购置成本，还导致了土建工程量的上升，因为需要为这些设备提供支撑和空间。

5、2、物料输送距离和能耗增加：由于两个独立子系统需要通过输送设备和风管溜子进行连接，物料的输送距离和提升高度都增加了。特别是在需要较长的风管气力提升物料时，沿程及局部阻力损失增加，需要更大的动力源风机来推动物料，从而导致系统的电耗增加。

6、3、设备磨损和维护频繁：收尘器、风机、风管、溜子等装置在系统运行过程中会受到较大的磨损，需要经常停机进行检修和维护。这不仅降低了设备的运转率，影响了生产效率，还增加了单位时间内的能耗。

7、4、工艺流程复杂，操作困难：由于系统被分为两个独立的子系统，操作员需要同时控制和协调这两个子系统的运行。这增加了操作的复杂性，操作员需要在不同的界面和参数设置中切换，容易出现操作困难和误操作。

8、综上所述，现有的辊磨机半终粉磨系统存在着诸多问题和缺陷，涵盖了设备成本上升、土建工程量增加、物料输送能耗增加、设备磨损和维护频繁以及工艺流程复杂等方面。这些问题不仅限制了系统的高效稳定运行，还影响了生产效率和质量，因此，对这些问题进行改进和优化势在必行。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种解决目前辊磨机半终粉磨系统中设备成本高、土建工程量大、物料输送能耗高、设备磨损和维护频繁以及工艺流程复杂难以智能化等方面问题的半终粉磨一体分选机、粉磨分选系统以及半终成品粒径判断方法。

2、本发明是这样实现的，一种半终粉磨一体分选机，其特征在于：包括自上至下依次设置的进料口、预分选单元、一级分选收集单元、二级分选单元和出料口，带有粉料的气流自所述进料口进入分选机并依次通过所述预分选单元、一级分选收集单元、二级分选单元后自所述出料口排出，所述预分选单元、一级分选收集单元、二级分选单元的侧部均设有用于分选出物料的出口。

3、在上述技术方案中，优选地，所述预分选单元设有预分选壳体、设于所述预分选壳体内侧的预分选分离器，所述预分选壳体包括位于上部的进风口、位于下侧部的一级粗粉出口、位于下端的预分选出风口；所述进风口用于输入带有初始粉料的气流，所述一级粗粉出口用于排出由所述预分选分离器分离出的一级粗粉，所述预分选出风口用于排出带有由所述预分选分离器分离出的细粉的气流。

4、所述一级分选收集单元设有一级分选壳体、设于所述一级分选壳体内侧的一级分选收集组件，所述一级分选壳体包括一级分选进风口、半终成品出口以及一级分选出风口；所述一级分选进风口位于所述一级分选壳体的上端且与所述预分选出风口连通，所述半终成品出口设于所述一级分选壳体的侧部且用于排出由所述一级分选收集组件分离出的半终成品细粉，所述一级分选出风口设于所述一级分选壳体的下端部且用于排出带有由所述一级分选收集组件的含尘气流。

5、所述二级分选单元设有二级分选壳体、设于所述二级分选壳体内侧的二级分离器，所述二级分选壳体包括二级分选进风口、二级粗粉出口以及二级分选出风口；所述二级分选进风口位于所述二级分选壳体的上端且与所述一级分选出风口连通，所述二级粗粉出口设于所述二级分选壳体的侧部且用于排出由所述二级分离器分离出的粗粉，所述二级分选出风口设于所述二级分选壳体的下端部且用于排出由所述二级分离器分离出的成品细粉。

6、所述二级分选壳体设有复分选导入口，所述复分选导入口位于所述二级分离器的上方。在物料细磨后，通过中心喂料的布局，利用高速旋转的布料盘实现了优化的分散效果，这有助于提高后续精选的效率。

7、在上述技术方案中，优选地，还包括分散组件，所述分散组件设于所述二级分选壳体内侧，所述分散组件位于所述二级分离器的上方以及所述复分选导入口和二级分选进风口的下方，所述分散组件设有对所述复分选导入口和二级分选进风口中导入的粉料打散的分散回转部件。

8、在上述技术方案中，优选地，所述一级分选收集组件包括自上至下依次设置的折流收集风轮、导风锥筒、内套筒；自一级分选进风口进入所述一级分选壳体中的气流依次通过所述折流收集风轮、导风锥筒、内套筒，所述折流收集风轮的轮轴竖直设置，所述导风锥筒呈上窄下宽的上端封口圆台构造，所述内套筒是与所述折流收集风轮的轮轴以及导风锥筒同轴线设置的圆形柱筒构造，所述内套筒的外壁与所述一级分选壳体的内壁之间形成所述半终成品出口，所述内套筒的下端部开口形成所述一级分选出风口。

9、在上述技术方案中，优选地，所述预分选分离器包括预选转笼和驱动预选转笼的预分选驱动总成；所述二级分离器包括二级分选转笼和驱动二级分选转笼的二级分选驱动总成。

10、在上述技术方案中，优选地，所述折流收集风轮包括安装于轮轴的风轮轮毂、连接于风轮轮毂的风轮叶片，所述风轮轮毂的上部为风轮导锥，风轮导锥呈圆锥状，所述风轮叶片是圆周间隔分布设置于所述风轮轮毂周围的径向叶片，所述径向叶片的叶面与水平面夹角为α，30°≤α≤70°。

11、在上述技术方案中，优选地，所述二级分选壳体的上部为分散壳部，所述二级分选壳体的下部为二级分选壳部，所述分散壳部为圆台筒体构造，所述二级分选壳部是与所述分散壳部连接的、倒置的圆台筒体构造；所述分散组件包括分料锥和缓冲锥环，所述分料锥和缓冲锥环与所述分散壳部同中线，所述分料锥为顶端向上的锥体，所述缓冲锥环为侧壁形成环向锥面的环套体，所述分散回转部件是设于所述缓冲锥环下方的布料盘。

12、在上述技术方案中，优选地，所述分散壳部设有二次进风口，所述二次进风口用于将气流导入至所述分散壳部中。

13、优点和效果：

14、本发明提出一种半终粉磨一体分选机，它在保持了传统双圈流系统的一些功能基础上，可以对辊磨机粉碎子系统和管磨机粉磨子系统进行整合，具有诸多显著的优点：

15、1、令设备成本和土建成本降低：通过半终粉磨一体机的引入可以使得原本独立的辊磨机粉碎子系统和管磨机粉磨子系统合二为一，只需要配置一套选粉机、收尘器、风机、输送设备、风管、溜子等，大大降低了设备成本。同时，本一体机令传统双圈流系统的两套独立土建框架结构合并成为单套框架结构得以实现，令整体土建成本得以显著降低。

16、2、有利于减少能耗和提高系统的运转率：本一体机令物料输送距离和高度的降低，特别是可以大幅减少系统中长风管的使用，气力输送物料的距离大幅缩短。同时，半终粉磨一体机采用自上而下的物料流走向，利用物料自重，有效降低了沿程及局部阻力损失，从而降低了动力源风机的电耗。这样的改进不仅减少了能源消耗，还提高了系统的运转率。

17、3、操作简便和智能化控制：一体式的单风机系统带来了工艺流程的简化，操作员只需控制一个系统，操作反馈时间更短，有助于提高操作的效率和准确性。此外，半终粉磨一体机还具备较强的智能化控制潜力，单环系统，可以更容易地实现自动化操作。

18、4、自收集和布料效果优化：半终粉磨一体机通过设置一级分选收集单元实现了自收集区的设计，实现了成品的自收集，从而提高了成品的收集效率。

19、5、综合效益和可替代性：半终粉磨一体机有效地集成了传统双圈流系统的优势，但更加简便、低阻、高效和易于操作。这不仅在运行成本上带来了显著的节省，还提升了生产效率和水泥产品的质量。

20、综合而言，半终粉磨一体机的引入在水泥生产领域中带来了众多实质性的优势，从降低成本、减少能耗，到简化操作、提高效率，都在很大程度上改进了现有的辊磨机半终粉磨系统。其综合效益和可替代性使其成为水泥生产的一个有力选择。

21、本发明的二级目的，提出一种粉磨分选系统，其特征在于：包括辊磨机、管磨机和上述的半终粉磨一体机，所述预分选单元用于分选出粗粉的出口连接所述辊磨机且向所述辊磨机输出分选出的粗粉；所述二级分选单元用于分选出粗粉的出口连接所述管磨机且向所述管磨机输出分选出的粗粉，所述管磨机的输出口连接所述二级分选单元并向所述二级分选单元输入复磨后的粉料。

22、本发明的第三目的，提出一种半终粉磨一体机的半终成品粒径判断方法，其特征在于包括以下步骤：

23、s1.设定圆柱状沉降区域，沉降区域的上平面为沉降界面，沉降界面半径为rc，折流收集，风轮的旋转角速度为ω；

24、s2.计算粉料颗粒所受离心力fr和粉料颗粒所受斯托克阻力fc：

25、

26、

27、式中，

28、dp为粉料颗粒直径；

29、ρp为粉料颗粒密度；

30、ρg为气体密度；

31、μ为气体动力黏度；

32、q为处理气体流量；

33、h为沉降界面高度；

34、s3.当fr≥fc时，求得被选出圆柱状沉降区域外侧的粉料颗粒是作为所述半终成品细粉，其临界粒径dp：

35、

36、式中：

37、d为收集内套筒的直径。