Оборудование для воздушной сеперации

Оборудование для воздушной сепарации

Воздушную сортировку (сепарацию) применяют главным образом для разделения на фракции тонкоразмолотых материалов крупностью менее 80—100 мк, когда использование вибрационных грохотов нецелесообразно вследствие их малой производительности и быстрого износа тонких сит. Воздушная сортировка (сепарация) основана на том, что крупные частицы сортируемого материала, находящиеся в потоке воздуха, под влиянием сил (гравитационных, центробежных, инерции, трения) осаждаются, а мелкие (тонкая фракция) уносятся воздушным потоком.

Воздушная сортировка нашла широкое применение в помольных установках, работающих по замкнутому циклу, при помоле цементного клинкера, гипса, извести, сухой глины и других материалов. Использование в помольных установках горячего воздуха или газа позволяет совместить процессы сушки и помола материалов в одном агрегате. При этом нагретый воздух (газ) выполняет функции транспортирующего и сушильного агента. Применение воздушных сепараторов позволяет повысить производительность размольного агрегата на 25—50% и снизить удельные энергозатраты на 10—20%. При этом выигрыш в производительности и энергозатратах тем больше, чем выше тонкость помола готового продукта.

Воздушные сепараторы классифицируют на проходные и циркуляционные.

В проходных сепараторах материал (пылевоздушная смесь) разделяется под влиянием силы тяжести, центробежной силы или центробежной силы в сочетании с силой тяжести.

Исходный материал в смеси с воздухом со скоростью 15—20 м/сек поступает из помольного агрегата по патрубку (рис. 1) в полость между корпусами. Вследствие резкого увеличения объема пространства, а также трения о стенки корпусов скорость воздушного потока падает и крупные частицы материала выпадают и отводятся по патрубку на домол в мельницу. Более тонкие частицы движутся вверх с меньшей скоростью и проходят между лопатками. Регулируя угол поворота лопаток специальным механизмом, меняют направление и скорость движения потока, тем самым регулируют границу разделения частиц.

Поступая во внутренний корпус, более крупные частицы вследствие падения скорости и трения о стенки выпадают из потока и по патрубку также направляются на домол.

Воздушный поток с тонкими частицами материала со скоростью 4—6 м/сек через патрубок направляется в аппараты для очистки воздуха от пыли (циклоны, рукавные и электрические фильтры и др.)

Проходные сепараторы используют в помольных установках с вентилируемыми мельницами, а также в мельницах небольшой производительности. Эти сепараторы характеризуются повышенным расходом энергии, затрачиваемой на пневматическое транспортирование материала из мельницы в сепаратор.

В циркуляционных сепараторах исходный материал обычно подается в сепаратор механическим транспортом (например, элеватором).

Циркуляционные сепараторы в отличие от проходных работают с замкнутой циркуляцией воздуха, и пылевоздушная смесь образуется в самом сепараторе.

По методу разделения частиц эти сепараторы можно условно разделить на две группы.

К первой группе относят аппараты, в которых разделение материала происходит под действием центробежной силы, направленной перпендикулярно или под углом к направлению движения потока. Такие сепараторы называют поперечнопоточными.

Вторую группу образуют противопоточные сепараторы, в которых материал разделяется под действием центробежной силы, направленной навстречу радиальной составляющей движения потока.

Критерии для качественной оценки любого сепаратора следующие:
1) воздушный поток в своем сечении должен иметь одинаковые скорости;
2) силы, действующие на каждую частицу, должны находиться в различной функциональной зависимости от ее размера и иметь противоположное направление;
3) для частиц определенной величины (граничного размера) в зоне разделения необходимо устанавливать динамическое равновесие; частицы других размеров должны выноситься из зоны разделения в различных направлениях: меньшие в одну сторону, большие — в другую;
4) величины действующих сил для частиц любого размера должны регулироваться в широких пределах.

Наиболее полно этим условиям удовлетворяют сепараторы второй группы. Следовательно, принципиальная схема противопоточных сепараторов более совершенна.

Рассмотрим принцип действия противопоточного циркуляционного сепаратора (рис. 2). Сепаратор приводится в движение электродвигателем, на валу которого закреплены вентилятор, верхняя крыльчатка, разбрасывающий диск и нижняя крыльчатка. Материал по загрузочным воронкам поступает на вращающийся Диск и под действием центробежной силы веером сбрасывается с него. Происходит первый отбор крупных частиц, которые выпадают вниз или, долетая до стенки, сползают по ней в разгрузочный бункер и по воронке возвращаются на домол. Создаваемый вентилятором воздушный поток увлекает более мелкие частицы в основную зону А разделения, находящуюся внутри корпуса. Благодаря действию вентилятора и нижней крыльчатки в этой зоне возникает воздушный вихрь; на каждую частицу действуют две силы: центробежная, пропорциональная диаметру частицы третьей степени, и сила давления потока, которая пропорциональна диаметру во второй степени. В зависимости от размера частицы будет превалировать одна из этих сил. Мелкие частицы, для которых сила давления потока больше центробежной, выносятся в вентилятор.