具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1至图6，一种带有挡料锥的半成品粗细分离选粉机设计方法，半成品粗细分离的选粉机设计结构如下：包括选粉机壳体，分为上壳体1a，中壳体1_b和下壳体(集料锥) 1_c；下壳体底部接粗粉出料口10；进风口8切向进入中壳体1_b，所述进风口8可以是单进风也可以是双进风型式；上壳体1a中部设有导流叶片4，内接笼型转子5，所述导流叶片与笼型转子间形成动态选粉区12；出风口9位于选粉机上部；笼型转子由安装在选粉机出风口9上部的驱动装置2带动传动轴3一起转动；导流叶片4下部接动态选粉回料排料斗6，导流装置7安装在动态选粉回料排料斗6外侧，与排料斗6同位于导流叶片4下部，上述的导流装置与壳体之间形成静态选粉区11；导流装置7下部接挡料锥14；所述导流装置7下端延伸到下壳体(集料锥)1_c区域，所述导流装置7和挡料锥14之间形成的下腰面低于进风口8底部平面；所述挡料锥14的下端面位于下壳体1_c垂直高度的中间偏上位置；二次补风口13切向进入下壳体(集料锥)1_c区域，所述二次补风口13在挡料锥14下方；在挡料锥14底部与下壳体1c之间的区域设置吹洗风环15，所述吹洗风环15位于二次补风口13上方；

设定如下工艺结构参数：选粉机设计能力T(t/h)，不同物料适宜选粉浓度C(g/m³)，选粉机风量Q(m³/h)，转子直径D_r(mm)，转子高度H_r(mm)，转子径向风速V_r(m/s)，转子高径比ζ₁，导流叶片外端直径D_v(mm)，入动选垂直风速V₁(m/s)，进风口上表面对应壳体与导流装置之间的截面风速V₂(m/s)，进风口风速V_in(m/s)，二次补风口风速V_s(m/s)，导流叶片底部对应壳体直径D₁(mm)，进风口高度H₃(mm)，进风口宽度B₃(mm)，进风口高宽比ζ₂，进风口上表面对应壳体柱段直径D₂(mm)，进风口上表面对应导流装置的上部直径D_2in(mm)，导流锥下部直径D_3in(mm)，集料锥与水平线夹角β(°)，下壳体风速V₃(m/s)，下壳体直径D₃(mm)，动态选粉回料排料斗与水平线夹角η(°)，排料斗柱段直径D₅(mm)，出料口直径D₆(mm)，出料口料量T_d(t/h)，出料口料速V_p(m/s)，物料容重ρ(t/m³)，物料孔隙率ε，动态选粉回料排料斗与出料口距离H₁(mm)，二次补风口直径D₄(mm)，二次补风口个数N₁，二次补风方向角θ₁(°)，二次补风口距离吹洗风环H₄(mm)，挡料锥与下壳体水平间隙d₁(mm)，挡料锥与水平线夹角δ(°)，导流装置上端与进风口上端距离h(mm)，导流装置高度H(mm)，导流装置底部直径D_3in(mm)，吹洗风环高度H₅(mm)，风环导风打散板个数N₂，风环导风打散板间距d₂(mm)，风环导风打散板长度d₃(mm)，风环导风打散板倾斜角度θ₂(°)；吹洗风环内圈锥角θ₃(°)，相邻风环导风打散板重叠水平投影长度S₁ (mm),风环导风打散板水平投影长度S₂(mm)。

上述半成品粗细分离的选粉机的设计方法如下步骤：

1)计算选粉机风量Q(m³/h)：

Q＝T/C×10⁶；

2)计算转子直径D_r(mm)：

其中，ζ₁＝H_r/D_r＝0.4～0.6；V_r＝2～5m/s；

3)计算导流叶片外端直径D_v＝D_r+(200～400)mm；

4)计算导流叶片底部对应壳体直径D₁(mm)：

其中，根据不同物料情况，取V₁＝7～10m/s；

5)取导流装置上端与进风口上端距离h＝200～500mm；

6)取导流装置与水平线夹角α＝45～80°；

7)计算进风口上表面对应导流装置的圆周截面直径D_2in(mm)：

D_2in＝D_v-2h/tanα

8)计算进风口上表面对应壳体柱段直径D₂(mm)：

其中，根据不同物料情况，取V₂＝6～8m/s；

9)取进风口高宽比ζ₂＝H₃/B₃＝1.0～1.5；

10)计算进风口高度H₃(mm)：

其中，取V_in＝10～20m/s；

11)取下壳体集料锥角度β＝45～80°；

12)计算出料口料量T_d＝(0.5～1.5)T(t/h)；

13)计算出料口直径D₆(mm)：

其中，取V_p＝0.5～1.5m/s，ε＝0.5～1.0；

14)取动态选粉回料排料斗与出料口距离H₁＝300～500mm；

15)取动态选粉回料排料斗柱段直径D₅＝D₆-(200～300)mm；动态选粉回料排料斗与水平线夹角η＝35～70°；

16)取导流装置下端与进风口底部距离H₂＝0～500mm；

17)计算导流装置高度H＝h+H₃+H₂(mm)；

18)计算导流装置底部直径D_3in(mm)：

D_3in＝D_V-2H/tanα；

19)计算下壳体直径D₃(mm):

其中V₃＝4～6m/s；

20)取挡料锥与下壳体水平间隙d₁＝200～300mm；

21)取挡料锥与水平线夹角δ＝35～70°；

22)计算吹洗风环高度H₅＝(0.5～1.0)d₁(mm)；

23)取风环导风打散板倾斜角度θ₂＝20～60°；

24)吹洗风环内圈锥角θ₃＝(0.7±0.2)β；

25)计算风环导风打散板长度d₃＝H₅/sinθ₂(mm)；

26)计算风环导风打散板间距d₂(mm)：

d₂＝(1-S₁/S₂)H₅ cosθ₂；

其中，S₁/S₂＝0.25～0.5；

27)取二次补风口风量Q₂＝(10～30％)Q(m³/h)；

28)计算风环导风打散板个数N2：

其中，V₄＝3～5m/s；

29)计算二次补风口直径D₄(mm)：

其中，取V_s＝15～18m/s，N₁＝(2～8)整数；

30)取二次补风口距离吹洗风环H₄＝D₄+(0～500)mm。

31)二次补风方向角θ₁＝45～60°。

本发明在动态选粉机前段工艺增加了静态选粉区11，静态选粉区由锥形导流装置7和壳体之间的空间构成。半成品物料由气流携带经进风口8切向进入选粉机的静态选粉区域。进入静态选粉区的气流具有切向的初速度，物料颗粒随气流做圆周运动，此时颗粒主要受到重力G、离心力F_c、气流拉曳力F_d的综合作用做沉降运动和离心运动。

通过控制导流装置7的角度来控制静态分选区的梯度截面风速，不同风速对应的气流拉曳力F_d不同，物料按下述条件产生粗细分级：

1)对于F_d＜G+F_c合力的颗粒来说，其在综合合力作用下做螺旋沉降运动。随着颗粒高度的降低，其受到的气流拉曳力F_d随之减小，这使得这部分颗粒的向下加速度不断增加，加速了其沉降的过程。斜向上的二次补风口13会对这部分下沉的颗粒再次进行吹洗，夹杂于粗颗粒之间及粘附于粗颗粒表面的微细颗粒经二次风吹洗后上升进入动选，分选清晰度得以提高，粗颗粒最终沉降至底部经粗粉出料口10排出。

2)对于F_d≥G+F_c合力的颗粒来说，其在综合合力作用下做螺旋上升运动。随着颗粒的高度提升，其受到的气流拉曳力F_d随之增加，使得这部分颗粒向上的加速度不断增加，加速了其上升的过程。这部分颗粒向上进入到导流叶片4和笼型转子5之间的动态选粉区内，较粗颗粒受离心力作用与边壁的导流叶片4碰撞后在重力作用下经动态选粉回料排料斗6向下排出，细颗粒在径向气流拉曳力作用下进入笼型转子5内部，最后经出风口9排出。

为从原理上验证本发明核心技术要点，根据设计方法分别构建静态选粉区的计算模型，采用CFD理论计算的方法数值求解相同工况条件下不同方案模型对半成品颗粒的选出效率，计算边界条件及计算结果如下：

表1计算边界条件

注：二次补风口根据设备负压通过程序自动计算补风量。补风口直径取500mm。

表2本发明方案半成品颗粒选出效率仿真计算数据

注:选出效率指各粒径颗粒出静叶片后的质量流与其进料口质量流的比值

本发明只有16％的0.2mm颗粒进入静叶片，参与后续的动态选粉过程；也就说0.5mm以上颗粒基本不参与后续动态选粉过程；80um以下颗粒几乎全进入动态选粉区。0.5mm以上粗颗粒，在动态选粉区之前的静态分选区域，从进风口切向进入后，大部分落入下壳体(集料锥)1c内，从图7～图8速度矢量图、七种颗粒在设备内的分布可以清晰得到印证。

0.5mm以上粗颗粒，基本不参与动态分选，动态选浓度降低50％以上，80um以下颗粒选粉效率提高20～25％。

本发明原理区别于传统动态选粉机原理的主要特征：1)在动态选粉区前段工艺增加了静态选粉区，使物料在进入动态选粉区前便经过一次预分选；2)由锥形导流装置和壳体构成的静态选粉区，通过控制导流装置的角度α形成气流通道的梯度截面风速，从而达到半成品颗粒的粗细分离；3)在导流装置下部设有挡料锥，将静态选粉区与下部的排料区域分隔开，避免进入排料区域的粗颗粒受到静态选粉区气流的影响再次向上折返；4)在导料锥与下壳体之间设置二次吹选风环，对进入排料区域的下降颗粒进行打散、吹洗分散，使得夹杂于粗颗粒之间及粘附于粗颗粒表面的微细颗粒得到二次分选，提高选粉清晰度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。