姚聯(lián)國

1 引言

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)計中的旋風(fēng)筒全部是單出風(fēng)口（上部）設(shè)計，而新型旋風(fēng)筒設(shè)計則為雙出風(fēng)口（上、下部）設(shè)計，本文將對以上兩種旋風(fēng)筒設(shè)計進行對比分析。

2 旋風(fēng)筒模型

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)機風(fēng)量為47 500m3/h。若使用常規(guī)設(shè)計方式，以2.6m/s的截面風(fēng)速計算，需要配備兩臺直徑5.2m的常規(guī)旋風(fēng)筒。本項目用一臺φ4.4m的新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒替代了兩臺φ5.2m的常規(guī)設(shè)計旋風(fēng)筒，處理風(fēng)量為430 000m3/h。

我們選取了兩個能力相近的輥磨系統(tǒng)，并對其中處理風(fēng)量相近的新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒和常規(guī)設(shè)計旋風(fēng)筒進行了對比，兩種旋風(fēng)筒初始運行條件見表1，兩種旋風(fēng)筒模型見圖1。

表1 初始運行條件

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)計旋風(fēng)筒外形對比數(shù)據(jù)

新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒比常規(guī)設(shè)計旋風(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。

3 對比結(jié)果與分析

（1）外形對比

新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒與常規(guī)設(shè)計旋風(fēng)筒的外形對比數(shù)據(jù)見表2。

從兩種旋風(fēng)筒的外形對比數(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)計的兩個旋風(fēng)筒中的一個旋風(fēng)筒的直徑還要小，高度略有增加。與常規(guī)設(shè)計旋風(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28.9t。

（2）工藝流程對比

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)的工藝布置更簡潔，占地面積相對較小。旋風(fēng)筒的支撐結(jié)構(gòu)框架尺寸與進出口管道重量對比見表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)計旋風(fēng)筒的支撐結(jié)構(gòu)尺寸與進出口管道重量對比

表4 新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒和常規(guī)設(shè)計旋風(fēng)筒的壓損對比（實驗?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)的長度比常規(guī)設(shè)計旋風(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)計方案的工程量降低了約30.7%，計70t，磨機可以與ID風(fēng)機布置得更近，減少了工藝管道的長度與支撐。

（4）內(nèi)部速度對比

分析計算可知，常規(guī)設(shè)計旋風(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）壓損對比

從表4（實驗?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)計旋風(fēng)筒的壓損降低了約5%，計68Pa。

（6）收塵效率對比

通過對一定范圍的生料顆粒粒度進行收塵效率計算，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，對于較小顆粒（＜18μm），常規(guī)設(shè)計旋風(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，而對于≥24μm的顆粒，兩種旋風(fēng)筒的收塵效率均達100%。

4 結(jié)語

新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒具有較高的高徑比，其旋風(fēng)筒直徑比兩個常規(guī)設(shè)計旋風(fēng)筒中的一個旋風(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)計旋風(fēng)筒設(shè)計方案的工程量降低了約30.7%，計70t。

根據(jù)實驗?zāi)M數(shù)據(jù)，新型雙出風(fēng)口旋風(fēng)筒較常規(guī)設(shè)計旋風(fēng)筒的壓損減少了5%，計68Pa，系統(tǒng)電耗也有一定程度降低。

對于較小顆粒（＜18μm），常規(guī)設(shè)計旋風(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，但對于≥24μm的顆粒，兩種旋風(fēng)筒的收塵效率均可達100%。