涡式粉尘分选机的机理分析与设计

    涡式粉尘分级机,俗称分选机,在工程上有着广泛的应用。这种涡式分选机能把粒状物料分级筛选出来。燃煤发电厂粉煤灰的综合利用,近10年来取得了突破性进展。本来是作为废物的干粉煤灰,可与水泥熟料掺合磨制出高标号的水泥,且使水泥成本下降。而干粉煤灰中的细灰,特别是符合国家标准的Ⅰ级灰和Ⅱ级灰,可直接掺入混凝土,使混凝土的强度提高,成本下降,具有极大的经济效益和社会效益。

    1　研究概况

    青岛四洲电力设备有限公司开发涡式分选机,建立了试验台,用电厂电除尘器-电场灰斗的粗粉煤灰做试验。表1为粉煤灰的国家标准的部分指标,表2是粉煤灰的粒度分布和密度。

　　青岛四洲电力设备有限公司依据固气两相流的理论,在对涡式分选机内的流动进行分析的基础上,做了大量的数据处理。用真实粗粉煤灰,在灰气比x=0.80~1.20的范围内,从相当数量的样机中,优化出最优秀的机型投放市场。

    青岛四洲电力设备有限公司生产的涡式粉煤灰分选机,简单、可靠、耐用、可调、使用方便,分选效率可达80%以上。

    2　机理分析

    图1是涡式分选机内稀相的固气两相流动情况。设在分选机流道e处固气两相流中未被分离的也就是将被分选出的那部分流体具有离心沉降速度ws和重力沉降速度wg及运动速度vs。当旋转半径为r时,与水平夹角为θ,当夹角由θ变为θ+dθ时,旋转半径也由r变为r+dr。

    由于离心沉降速度比重力沉降速度大得多,即ws≥wg,为此将wg忽略,上式简化为

    由稀相固气两相流理论可知,离心沉降速度可写成

式中　d_s———粉煤灰颗粒的平均粒径,m;

    ρ_s———粉煤灰的真实密度,kg/m³;

    ρ_a———空气的密度,kg/m³;

    μ———空气的动力粘性系数,kg/m·s.

    大部分粗灰粒子在离心力和重力的作用下,落入分选机下部灰斗。而能够克服离心力和重力的细灰粒子,将可以通过a-b的截面Fab而最终被气流带入分离机的圆形引出管而逃脱出来,这部分未被分离的细灰,就是被分选出的合乎国家规定的Ⅰ级或Ⅱ级灰。

    3　计算过程

    设通过分选机截面Fab的灰气混合物质量流量为Gsa(N/s),这些灰气混合物通过Fab截面微元距离dl所消耗的功率可用下式表达