新型雙出風口旋風筒在生料輥磨系統中的應用

姚聯國

1 引言

在原料輥磨系統中，旋風筒作為氣固分離和成品收集的設備得到了廣泛的應用。常規設計中的旋風筒全部是單出風口（上部）設計，而新型旋風筒設計則為雙出風口（上、下部）設計，本文將對以上兩種旋風筒設計進行對比分析。

2 旋風筒模型

我公司在海外承建的一條2 500t/d水泥生產線，其原料磨輥磨系統能力為210t/h，系統風機風量為47 500m3/h。若使用常規設計方式，以2.6m/s的截面風速計算，需要配備兩臺直徑5.2m的常規旋風筒。本項目用一臺φ4.4m的新型雙出風口旋風筒替代了兩臺φ5.2m的常規設計旋風筒，處理風量為430 000m3/h。

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

表1 初始運行條件

圖1 兩種旋風筒模型

圖2 新型雙出風口旋風筒內導流葉片模型

表2 新型旋風筒與常規設計旋風筒外形對比數據

新型雙出風口旋風筒比常規設計旋風筒的截面風速大，為降低壓損，在新型雙出風口旋風筒內部增加了導流葉片。新型雙出風口旋風筒內導流葉片模型見圖2。

3 對比結果與分析

（1）外形對比

新型雙出風口旋風筒與常規設計旋風筒的外形對比數據見表2。

從兩種旋風筒的外形對比數據看，新型雙出風口旋風筒具有較高的高徑比，直徑比常規設計的兩個旋風筒中的一個旋風筒的直徑還要小，高度略有增加。與常規設計旋風筒相比，新型雙出風口旋風筒整體設備重量減輕了約44.5%，計28.9t。

（2）工藝流程對比

圖3為應用新型雙出風口旋風筒和常規設計旋風筒的工藝流程圖，從圖3可以看出，二者除了旋風筒數量存在差異外，其他工藝基本無差異。

（3）工藝布置對比

從圖4可以看出，應用新型雙出風口旋風筒輥磨系統的工藝布置更簡潔，占地面積相對較小。旋風筒的支撐結構框架尺寸與進出口管道重量對比見表3。

圖3 應用新型雙出風口旋風筒和常規設計旋風筒的輥磨系統的工藝流程

圖4 應用新型雙出風口旋風筒和常規設計旋風筒的輥磨系統的工藝布置

表3 新型雙出風口旋風筒和常規設計旋風筒的支撐結構尺寸與進出口管道重量對比

表4 新型雙出風口旋風筒和常規設計旋風筒的壓損對比（實驗模擬數據）

表5 新型雙出風口旋風筒和常規設計旋風筒的收塵效率

從表3可以看出，新型雙出風口旋風筒支撐結構的長度比常規設計旋風筒小約一半，寬度相差不大。由于雙出風口旋風筒的高徑比較大，支撐結構的高度有所增加，整體支撐結構的框架尺寸有所減小。應用新型雙出風口旋風筒的車間結構的規格與載荷大幅降低，其結構工程量比傳統設計方案的工程量降低了約30.7%，計70t，磨機可以與ID風機布置得更近，減少了工藝管道的長度與支撐。

（4）內部速度對比

分析計算可知，常規設計旋風筒內部截面風速一般≯3.0m/s，而新型雙出風口旋風筒內部截面風速一般＞6.0m/s。

（5）壓損對比

從表4（實驗模擬數據）可以看出，新型雙出風口旋風筒的壓損較小，常規設計旋風筒的壓損較大，所以新型雙出風口旋風筒比常規設計旋風筒的壓損降低了約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），常規設計旋風筒的收塵效率較高，新型雙出風口旋風筒的收塵效率較低，而對于≥24μm的顆粒，兩種旋風筒的收塵效率均達100%。

4 結語

新型雙出風口旋風筒具有較高的高徑比，其旋風筒直徑比兩個常規設計旋風筒中的一個旋風筒的直徑還要小，高度略有增加。整體設備重量減少了約44.5%，計28.9t。

應用新型雙出風口旋風筒的車間結構規格與載荷大幅降低，其結構工程量比常規設計旋風筒設計方案的工程量降低了約30.7%，計70t。

根據實驗模擬數據，新型雙出風口旋風筒較常規設計旋風筒的壓損減少了5%，計68Pa，系統電耗也有一定程度降低。

對于較小顆粒（＜18μm），常規設計旋風筒的收塵效率較高，新型雙出風口旋風筒的收塵效率較低，但對于≥24μm的顆粒，兩種旋風筒的收塵效率均可達100%。