简析磨机卸料溢流锁风阀的工作原理与应用

漏风是水泥厂粉磨系统普遍存在的问题。系统漏风不仅造成辅机设备的规格增大，增加投资及营运费用，且会影响系统运行工况，系统产量降低能耗增加。引起漏风的原因除系统工艺需要(如风量调节装置等)不可避免外，主要是由于设备密(锁)封装置性能及安装使用不当等引起。

在磨机参与的粉磨系统中，磨尾锁风良好与否，直接影响磨内通风和粉磨性能。因此，选择良好的锁风装置是解决漏风问题的关键。南京水泥工业设计研究院开发设计的磨机卸料溢流锁风阀，具有原理先进，结构简单等特点，是较为理想的锁风装置之一，已在多家水泥厂使用，总的来说效果良好，但也有一些厂家达不到预想的效果。对此，我们经过调查和分析后认为，主要是用户对该装置原理、结构缺乏了解，加上安装、使用不当所致。下面就该装置的结构、原理、主要参数的确定及应用中应注意的事项等作一介绍，供读者参考。

１、主要结构及其作用

锁风阀主要由阀体、检修门、调整板和充气箱组成。阀体由中间一固定隔板将其分成Ⅰ、Ⅱ室，使流化床形成Ｕ型结构，达到锁风的目的。检修门主要用于对调整板进行调整和锁风效果的检测。调整板主要用于对料流速度的控制和铁渣的清理。充气箱由透气层、多孔板等组成，将来自罗茨风机的气体均匀分配对流化床底部充气，并使其上部的物料形成流化床状态。为了使料渣、铁渣等粗颗粒及时地排出，充气箱应与水平成不小于３０°角布置。

２、工作原理

溢流锁风阀是采用流态化技术设计的。按固定流态化形成的过程，一般将其分为固定床、流态化床和连续流态化床三种状态。图２表示在三种状态下，颗粒层的空隙率ε，流体通过颗粒层时的流速ｕ′ｆ和流体的阻力损失△Ｐ的变化情况。在流化床状态下，流态化床的床层高度随空隙率ε的升高而增大，但流体穿过床层的实际流速ｕ′ｆ和流态化床的流体阻力(忽略器壁效应的影响)却维持不变。

　　由流态化床的特性可知，料流稳定流动的条件应满足下式：

Ｆ＋(Ｌ１－Ｌ２)·ρ·ｇ＋(Ｐ１－Ｐ２)－Ｖ２·ξ·ρ／２＝０?(１) 式中：Ｆ--单位面积上物料的冲力，Ｎ／ｍ２； Ｌ１、Ｌ２--Ⅰ、Ⅱ室有效料高，ｍ； ρ--气化后物料容重，ｋｇ／ｍ３； Ｐ１、Ｐ２--Ⅰ、Ⅱ室料面上部静压力，Ｎ／ｍ２； Ｖ--料流流动速度，ｍ／ｓ； ξ--流动阻力系数，取决于Ⅰ、Ⅱ室之间的通道截面积、充气情况等因素； ｇ--重力加速度，ｇ＝９．８ｍ／ｓ２

同样，在平衡时，流体通过流态化床的压力降△Ｐ，可根据床层受力分析得出：

△Ｐ＝Ｌ·(１－ε)·ρＰ·ｇ＝Ｌ·ρ·ｇ(２) 式中：△Ｐ--流态化床的压力降，Ｐａ； Ｌ--流态化床的高度，ｍ； ε--流态化床的空隙率。

由(２)式可知，在压力降近似等于单位面积床层的重量，也即是床层的静压力降与其气流速度无关。溢流锁风阀就是利用这一流态化床的料柱阻力来达到锁风的目的。因此，锁风的条件为：

(Ｌ１－Ｌ２)·ρ·ｇ≥Ｐ２－Ｐ１

３、主要工作参数的确定

溢流锁风阀的主要工作参数包括风压、风量和排料能力，现分述如下。

(１)风压。来自罗茨风机并鼓入溢流锁风阀的风要克服三种阻力，一是有效流态化床的料层阻力，其值相当于单位面积上料粉的重量；二是Ⅰ、Ⅱ室隔板以下的料层阻力(包括铁渣等的影响)　；三是透气层及进气管的阻力。实践证明，实际有效锁风用的料层阻力占整个供风压的比例很小，因此，不论要求锁风压力是否有变动，对风机选用的供风压力影响很小。从丹麦ＦＬＳ公司提供的有关资料可知，要求入充气箱入口的压力为２０ｋＰａ，而我国有关院所的实验数据为?(１０～２５)ｋＰａ。因此，建议实际选用风机时，要求的供风压力为(２０～３０)ｋＰａ即可。

(２)风量。从流态化床的形成条件可知，合适的截面上升风速是必需的。在一定的风速范围内，风速的大小又和排料能力有关。因此，风量与单位透气面积的大小有关。表１为部分单位的设计参数。结合实际使用情况，笔者认为溢流锁风阀的风量选用以每吨料粉(０．３５～０．４０)ｍ３范围较为合适。 (３)排料能力。排料能力取决于料流速度和料流通过的截面面积等。料流通过的截面面积是容易确定的，从式(１)可知，料流速度与流动阻力系数ξ有关，而ξ又与锁风阀的几何尺寸、物料性质、充气情况等因素有关，因此，按此计算较为复杂。根据有关院所的试验研究认为，排料能力可以按单位充气面积内通过的物料量来估算，即排料能力可按(４００～８００)ｔ·ｈ-1·ｍ2选取。

４、使用中应注意的几个问题

使用时除应了解溢流锁风阀的结构和原理外，还应注意下列几个问题：

(１)安装前应检查透气层是否有损坏，或受雨水浸泡等现象。若存在，则应消除，以免造成串风或堵塞。罗茨风机离溢流锁风阀较远时，连接管道一定要加支撑，以防产生振动。

(２)开始使用时，注意观察料流的情况，通过调整板调整料流通过的截面大小，实现对料流速度的控制。

　(３)当Ｌ１和Ｌ２值太小时，料床可能被气流穿透或吹跑，达不到锁风目的。因此，在磨机运转之初或系统不正常时，有可能发生此现象，加以注意。

(４)通过溢流锁风阀顶部的检修门来检测锁风效果，若此处处于微负压状态，则表明锁风良好；反之，则需调整。

(５)对溢流锁风阀出口侧的调整板调整时，既不能将下部通道全部封死，以免长期运转后，铁渣等将料流通道堵塞。但也不能太大，以防止料流短路，影响锁风