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微細(xì)微量螺旋加料器的試驗研究

發(fā)布時間:2020-01-06 09:15:28 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

1  引  言

近年來, 不少學(xué)者致力于煤在循環(huán)流化床燃燒條件下氮的遷徙規(guī)律的研究。實驗臺需要實現(xiàn)微細(xì)微量固體顆粒的添加, 其流量每秒只有幾十毫克或更少的數(shù)量級。

對于這樣小的流量范圍, 加料器孔道尺寸會很小。同時, 粒子的尺寸也十分小( 范圍為 5L m ~200L m) 。粒子尺寸的減少, 使微粒的比面積增大,粒子間粘附力增加, 物料粒子變得很/ 粘0, 流動性很差。這將使加料器下料發(fā)生嚴(yán)重的掛料, 甚至有不落料的現(xiàn)象發(fā)生 [1] 。目前尚沒有現(xiàn)成的商品加料器可供使用, 如果對現(xiàn)有大流量固體顆粒加料器進(jìn)行按比例縮小, 試驗中將會出現(xiàn)物料的堵塞、 加料桿的卡澀等現(xiàn)象, 即使加裝攪拌或振動裝置, 也很難達(dá)到試驗要求 [ 2] 。加料器的核心部分是加料桿, 因而本文在參考已有固體顆粒加料器的基礎(chǔ)上, 用試驗方法研究了松弛和多線螺旋加料桿的新型加料器, 作為添加微細(xì)微量固體顆粒的一種探索。

2  螺旋加料型式

試驗研究的螺旋加料桿共有四種不同形式, 它們分別是: 普通梯形螺旋加料桿、 壓力螺旋加料桿 [ 3] 、 兩線松弛螺旋加料桿、 三線螺旋加料桿。通過標(biāo)定試驗對它們進(jìn)行比較, 得出適于小粒子微量添加的加料桿形式。試驗采用的螺旋加料桿材料為不銹鋼 1Cr18Ni9Ti, 外徑均為 16 mm, 螺旋長度 65 mm。在考慮輸送效率、 齒根強(qiáng)度的前提下, 又對不同齒型( 三角形、 矩形、 鋸齒形、 梯形) 進(jìn)行了考慮 [ 4] , 選定梯形螺紋。

3  試驗結(jié)果及分析

通過對四種不同形式的螺旋桿加料進(jìn)行標(biāo)定試驗, 繪制了累計重量與時間、 流量與轉(zhuǎn)速關(guān)系特性曲線, 得出螺旋加料桿型式、 微粒尺寸、 轉(zhuǎn)速對加料特性的影響。試驗采用的粒子是 Sauter 平均直徑為 40L m 左右和 90 L m 左右的金剛砂磨料, 其松密度為1 430 kg/m。
 

在物料粒子平均直徑90 μm 左右時, 普通梯形螺旋加料桿和壓力螺旋加料桿試驗曲線的試驗點連線的斜率基本一致, 反映出它們的加料性能( 均勻、 連續(xù)性、 穩(wěn)定性) 較好。而在物料粒子平均直徑 40 L m 左右的試驗中, 發(fā)現(xiàn)它們的加料連續(xù)性很差, 在較高轉(zhuǎn)速下甚至出現(xiàn)不落料現(xiàn)象的發(fā)生。這是由于微粒直徑的減小, 物料比面積增加, 微粒間的粘附力增加, 使物料粒子變得很“ 粘”, 而普通梯形螺旋加料桿和壓力螺旋加料桿輸送力不足以克服阻力, 使加料器下料發(fā)生“斷續(xù)”, 甚至有不落料現(xiàn)象的發(fā)生。
 
從物料粒子平均直徑 90 μ m 左右累計重量與時間的關(guān)系曲線,三線螺旋加料桿和兩線松弛螺螺旋加料桿加料均勻、 連續(xù)性要比普通梯形螺旋加料桿和壓力螺旋加料桿更好一些。這是由于多線( 兩線、 三線等) 螺旋與具有相同公稱直徑及螺距的單線螺旋相比, 螺旋升角較大, 對物料推力較小, 因而對于細(xì)小的顆粒輸送的能力也強(qiáng)。雖然微細(xì)顆粒粘附力較大, 松弛系數(shù)也較大( 物料對螺旋加料滯后性強(qiáng)) , 三線螺旋加料桿及兩線松弛螺旋加料桿也能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)、 均勻、 穩(wěn)定的加料。松弛螺旋加料桿其結(jié)構(gòu)是沿螺旋旋進(jìn)方向齒深逐漸增加, 這也有利于減小物料和加料桿間的摩擦阻力。

物料粒子平均直徑 40 L m 時,在相同轉(zhuǎn)速下, 由于松弛螺旋加料桿沿螺旋旋進(jìn)方向齒深逐漸增加( 相當(dāng)于沿螺旋旋進(jìn)方向增加了動靜間隙) , 因而物料顆粒相對于加料桿的滯后明顯增加, 使兩線松弛加料桿流量只有三線螺旋加料桿流量的三分之一, 因而從實現(xiàn)微量流量加料的角度上說, 松弛螺旋加料桿更有利。從在低轉(zhuǎn)速( 25 r/ min、 37. 5 r/ min) 下, 三線螺旋加料桿和兩線松弛螺旋加料桿的均勻性、 連續(xù)性明顯優(yōu)于梯形螺旋加料桿及壓力螺旋加料桿。說明了螺旋加料桿線數(shù)的增加, 有利于保證物料下落的均勻和連續(xù)性( 特別是在低轉(zhuǎn)速下) 。隨著轉(zhuǎn)速升高, 各種螺旋加料桿的均勻性和連續(xù)性都有所提高。一方面, 由于電機(jī)、 減速器在低負(fù)荷時轉(zhuǎn)速有一定波動,隨轉(zhuǎn)速的升高, 情況有所改善; 另一方面, 低轉(zhuǎn)速時電機(jī)扭矩較小, 動靜間隙的摩擦力變化對落料也有所影響, 隨著轉(zhuǎn)速升高, 其影響也變小。
 
 5( a) 是在物料平均直徑 90 L m, 各種螺旋加料桿的流量與轉(zhuǎn)速關(guān)系特性曲線??梢钥闯? 低轉(zhuǎn)速( 25 r/ min、 37. 5 r/ min) 下, 曲線斜率較小; 隨著轉(zhuǎn)速升高, 曲線斜率也逐漸升高, 并基本維持不變。流量與轉(zhuǎn)速大致呈線性關(guān)系。螺旋式加料桿在低轉(zhuǎn)速時流量 - 轉(zhuǎn) 速特性曲 線的斜率 明顯小于中 速(50 r/ min、 62. 5 r/ min) 時的曲線斜率, 其中, 壓力螺旋加料桿斜率變化最小, 其次是普通梯形螺旋加料桿和松弛螺旋加料桿, 斜率變化最大的是三線螺旋加料桿。斜率變化小說明在一定的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍內(nèi), 更容易實現(xiàn)對流量的精確控制, 這在微量流量控制時很關(guān)鍵。在物料微粒平均直徑 40L m 時, 松弛螺旋加料桿在微量流量控制方面優(yōu)于三線螺旋加料桿。

4  結(jié)  論

本文通過對四種不同形式螺旋加料桿進(jìn)行的標(biāo)定試驗, 得出結(jié)論如下:

( 1) 對于較粗的物料( 顆粒平均直徑 90 μm) , 普通梯形螺旋、 壓力螺旋、 兩次松弛螺旋、 三線螺旋加料桿都能夠?qū)崿F(xiàn)較好的加料。其中, 壓力螺旋加料桿流量較其它幾種螺旋加料桿小, 易于實現(xiàn)小流量控制( 0. 1~ 0. 6 g/ min) ;

( 2) 對于較細(xì)的物料( 顆粒平均直徑 40 L m) , 由于普通梯形螺旋、 壓力螺旋輸送力不足, 使得下料有斷續(xù)、 不落料現(xiàn)象的發(fā)生。而兩次松弛螺旋、 三線螺旋加料桿能夠較好地實現(xiàn)落料。兩次松弛螺旋加料桿的加料特性優(yōu)于三線螺旋加料桿, 并且流量較小( 0. 4~ 0. 1 g/ min) ;

( 3) 對于微細(xì)顆粒的小流量物體顆粒加料的實現(xiàn), 主要是輸送力與摩擦阻力之間的矛盾。螺距、 線數(shù)、 導(dǎo)程、 螺旋形式、 螺旋升角等加料桿參數(shù)對加料特性均有影響。其它因素, 如: 不同物料種類、 對物料是否進(jìn)行烘干, 固體粒子與加料桿摩擦系數(shù)、 落料口尺寸等因素都會使加料特性有所差異。綜合考慮上述因素的影響, 才能夠?qū)崿F(xiàn)對微量微細(xì)固體顆粒均勻、 連續(xù)、 穩(wěn)定地添加。

參考文獻(xiàn):

[ 1]  魯丁格 G. 氣體- 顆粒流基礎(chǔ)[ M] . 北京: 國防工業(yè)出版社,1986.

[ 2]  BUCHNIAN H, SCHOENNAGEL J. Moving CUP particulate feeder used in laboratory FCC unit[ R] . A Research and Development Coro -nation Central Research aboratory, Princeton, NJ08543- 1025. 1996.

[ 3]  譚厚章. 四墻切圓水平濃淡燃方式試驗研究與數(shù)值模擬[ D] .西安: 西安交通大學(xué), 1998.

[ 4]  機(jī)械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組. 機(jī)械設(shè)計手冊( 第二分冊) . 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1992.
 

 

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