本文首先分析了风选机内部的流场和气固两相流的运动特性,指出分散分级区内的流场是一复杂的三维旋转流场,即是一种三维湍流旋转流场,其三个速度分量为切向速度V_t、轴心速度Vz、径向速度Vr,其中切向速度V_t和径向速度Vr占主导地位。由切向速度V_t带动颗粒作高速旋转运动,颗粒在离心力作用下被甩向外壁处而被分离出来;径向速度Vr主要由循环风量来确定,径向速度Vr的增加有利于粗粉向中心的转移,对粗产品的分级有利。从而导出了切割粒径与风选机循环风量、分离叶轮的转速及分离叶轮的半径等参数的关系式。当分离叶轮转速提高时,切割粒径变小;循环风量增加时,切割粒径变粗。因此在实际生产中,要根据实际需要来选择分离叶轮转速和循环风量的匹配。本文以攀钢的钒渣为例,根据导出的切割粒径计算公式进行理论计算,结果与离线试验数据基本吻合,其精度可满足现场使用要求。 另外,在分离叶轮转速和循环风量不变的工况下,粉料浓度对风选机分级性能的影响也很大,当粉料浓度较低时,对分级精度的影响较大;粉料浓度较高时,对分级精度的影响减弱。经过试验研究,对于钒渣而言,浓度约在0.8～1.68kg/m³时,对分级精度的影响不大。 V₂O₃车间的风选机为98年引进的在国外已运行多年的二手设备,存在无备件、任何技术资料和有些部件现已磨损严重等问题,应用理论分析的结论,对风选机的叶轮装置、布料系统、蜗毂壳体、托轮气密与冷却系统的主要参数和结构进行了优化:即分离叶轮和气流循环叶轮采用同轴的结构形式,分离叶轮靠实心轴将动力传入,而气流循环叶轮则利用空心轴将动力传入,实心轴套装在空心轴内,结构紧凑,占用空间小;布料系统除了考虑布料盘转动的效率外,还设置了布料盘停转的检测,增加了系统的可靠性;耐磨层采用国产陶瓷片和国产粘结剂取代了进口陶瓷片及进口粘结剂,在考虑陶瓷强度、常温粘结强度和耐磨性外,还要着重考虑陶瓷、粘结剂和壳体的线膨胀系数等,以防止陶瓷的脱落。 在零部件设计上,本文着重探讨气流循环叶轮的设计,就其结构形式、相关参数等进行了设计研究。气流循环叶轮是风选机的主叶轮,消耗的动力最大;采用后弯式叶片,可使叶轮获得较高的效率,主要参数是叶片内径D₁、叶片外径D₂、叶片进口安装角β_1A、叶片出口安装角β_2A、叶片数Z、叶片圆弧半径R、圆弧R的圆心分布圆半径R₀和