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立式磨粉磨性能分析与仿真实验技术研究

聂景亮  
【摘要】:立式磨作为高效、节能的粉磨设备,由于其具有产量高、运行稳定、可靠性高等特点,在粉磨作业领域得到了广泛应用,尤其是用于新型干法水泥生产的原料制备。随着立式磨的广泛应用和大型化的要求,对立式磨的粉磨过程和粉磨性能进行研究,成为当今立式磨领域的主要研究方向之一。立式磨的粉磨性能可以用粉磨能力(磨机产量和单位粉磨能耗等)和产品细度等指标来衡量。本文以影响立式磨粉磨效果的磨机结构参数和工艺参数为研究对象,从理论研究、数值仿真和实验研究三个方面对立式磨粉磨性能进行了分析。 在理论研究方面,通过对料层粉碎理论、立式磨运行形式和立式磨粉磨机理的分析,将立式磨的粉磨过程分为密实阶段、物料受压粉碎阶段和物料反弹膨胀阶段三个阶段。结合立式磨粉磨过程,对立式磨的工作参数进行了分析,包括啮入角、磨辊压力、辊盘相对尺寸以及风速、风量等。以料层的压缩——反弹特性为切入点,结合立式磨粉磨部件的特征,对物料层在立式磨粉磨过程中三个阶段的受力进行了理论分析,得出了物料层在粉磨区的受力公式。以物料在磨盘上的运动轨迹为引入点,对物料在磨盘上的受力和物料在磨盘上的径向移动速度进行了分析。从料床稳定性和料床厚度两个方面,对立式磨料层状态进行了分析。得出了辊磨压力、辊磨形式、磨盘转速、物料湿度等因素与物料层受力、物料移动速度、料床稳定性等磨机性能的关系。粉磨压力主要影响产品的粒度组成,即细粉的产率。磨盘转速主要影响物料在磨盘上的受力和径向移动速度,进而决定了物料在磨盘上的停留时间,直接影响立式磨的粉磨效果。物料湿度主要影响料床的稳定性,物料湿度小,形不成稳定的料床,会造成磨机振动等现象;物料湿度过大,细粉包裹在颗粒的周围,对物料的粉碎起阻碍作用,影响粉磨效果。料床厚度主要影响磨机的运行,料床过薄和过厚都会造成磨机的振动。 在数值仿真研究方面,应用离散元分析方法对粉磨层状态进行了数值仿真。粉磨层状态是影响立式磨粉磨效果的关键性因素。粉磨层的状态指物料层上方压力的分布形式,其取决于立式磨的粉磨方式。为研究立式磨粉磨方式对粉磨层的影响,采用Solidworks软件创建了立式磨的粉磨简化模型,并将模型导入离散元分析软件EDEM进行数值仿真。通过仿真得出了不同粉磨方式下粉磨区内物料层上方的压力分布图,不同辊盘结构配合形式对对产品粒度的影响规律。通过不同喂料量下立式磨粉磨的数值仿真,得出了不同喂料量下物料对立式磨磨辊最大作用力的变化情况,得出了喂料量与磨机运行间的关系。 在实验研究方面,通过生产过程验证分析,验证了喂料量与立式磨运行间的关系,并在物料粉磨生产现场验证了胎辊的离散元仿真结果。为了在后续工作中对立式磨的粉磨性能进行更加深入的研究,结合立式磨运行原理和仿真分析结果,设计了液力加载式立式磨实验样机。


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