中速球式磨機流場分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、中速球式磨機利用碾磨件相互擠壓作用來磨制煤粉，集研磨、烘干、傳輸、分選等工序于一體，其流程簡單、粉磨效率高?，F(xiàn)已經(jīng)廣泛用于鋼鐵、火電、水泥以及其它工業(yè)領(lǐng)域。但在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)了許多問題，如壓損很大、產(chǎn)量不穩(wěn)定、煤粉粒度變粗、過粉現(xiàn)象嚴(yán)重等。掌握磨腔內(nèi)流場分布規(guī)律和粉磨機理，為腔內(nèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論指導(dǎo)，并對提高粉磨效率和降低能耗具有重要的意義。
　　本文以江蘇大峘集團設(shè)計研發(fā)的EM型磨機為研究對象，依據(jù)CFD技術(shù)和工程流體動力學(xué)理論

2、，采用離散相模型（DPM），湍流模型Realizable k-ε及SIMPLE算法對磨腔湍流運動進行數(shù)值模擬。分析研究磨腔速度場、壓力場、溫度場、顆粒軌跡和流線等特性。先對氣相流場進行數(shù)值模擬，待其收斂后，再加入離散顆粒相，顆粒運動采用隨機軌道模型，對氣固兩相流采用單向耦合的方法，最后根據(jù)模擬結(jié)果對風(fēng)環(huán)、風(fēng)室及灰斗進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　綜合分析結(jié)果表明：中速球式磨機腔內(nèi)流場具有明顯的三維旋轉(zhuǎn)流動特性，運動主要由突擴運動、射流、回流、

3、和繞流運動耦合而成。當(dāng)氣體經(jīng)過風(fēng)環(huán)時速度很大，形成射流，在灰斗與磨盤間形成渦流區(qū)。在風(fēng)環(huán)處高溫?zé)犸L(fēng)與煤粉顆粒開始耦合，并伴隨著大量的能量交換，上升的氣流夾帶煤粉顆粒向上運動，較大顆粒落回磨盤，較小的顆粒隨氣流進入分離器中再次分離，不合格的煤粉通過灰斗落回磨盤。受磨盤和磨球旋轉(zhuǎn)的影響，氣流沿著磨球做繞流運動，磨球周圍形成許多小渦流。磨機在運行過程中能耗大，壓降很大。通過增加入磨風(fēng)量來研究氣流的變化規(guī)律，結(jié)果表明隨著氣流增加，風(fēng)環(huán)處風(fēng)速增加

4、明顯，但磨腔內(nèi)壓損也明顯增大。
　　根據(jù)磨腔流場仿真結(jié)果并結(jié)合工程中出現(xiàn)的問題，本文對中速磨機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要側(cè)重于風(fēng)環(huán)、風(fēng)室以及灰斗的改進，并對改進模型進行流場分析。通過封堵部分風(fēng)環(huán)后，風(fēng)環(huán)出口處的流量增加，但壓損也明顯增加。針對風(fēng)室結(jié)構(gòu)，在風(fēng)室底部入口安裝導(dǎo)流板。分析表明，各風(fēng)環(huán)處的流通量分布趨于均勻化，有利于氣粉耦合和傳遞。對灰斗的錐體進行延長，數(shù)值模擬結(jié)果表明流場湍流脈動現(xiàn)象較弱，縱向渦流明顯減小。通過分析可以看出，結(jié)構(gòu)優(yōu)化