1  引  言

近年來, 不少學者致力於煤在循環流化床燃燒條件下氮的遷徙規律的研究。實驗台需要實現微細微量固體顆粒的添加, 其K8凯发登录入口每秒隻有幾十毫克或更少的數量級。

對於這樣小的K8凯发登录入口範圍, 加料器孔道尺寸會很小。同時, 粒子的尺寸也十分小( 範圍為 5L m ~200L m) 。粒子尺寸的減少, 使微粒的比麵積增大,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生嚴重的掛料, 甚至有不落料的現象發生 [1] 。目前尚沒有現成的商品加料器可供使用, 如果對現有大K8凯发登录入口固體顆粒加料器進行按比例縮小, 試驗中將會出現物料的堵塞、 加料杆的卡澀等現象, 即使加裝攪拌或振動裝置, 也很難達到試驗要求 [ 2] 。加料器的核心部分是加料杆, 因而本文在參考已有固體顆粒加料器的基礎上, 用試驗方法研究了鬆弛和多線螺旋加料杆的新型加料器, 作為添加微細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杆共有四種不同形式, 它們分別是: 普通梯形螺旋加料杆、 壓力螺旋加料杆 [ 3] 、 兩線鬆弛螺旋加料杆、 三線螺旋加料杆。通過標定試驗對它們進行比較, 得出適於小粒子微量添加的加料杆形式。試驗采用的螺旋加料杆材料為不鏽鋼 1Cr18Ni9Ti, 外徑均為 16 mm, 螺旋長度 65 mm。在考慮輸送效率、 齒根強度的前提下, 又對不同齒型( 三角形、 矩形、 鋸齒形、 梯形) 進行了考慮 [ 4] , 選定梯形螺紋。

3  試驗結果及分析

通過對四種不同形式的螺旋杆加料進行標定試驗, 繪製了累計重量與時間、 K8凯发登录入口與轉速關係特性曲線, 得出螺旋加料杆型式、 微粒尺寸、 轉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, 其鬆密度為1 430 kg/m。
 

在物料粒子平均直徑90 μm 左右時, 普通梯形螺旋加料杆和壓力螺旋加料杆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、 連續性、 穩定性) 較好。而在物料粒子平均直徑 40 L m 左右的試驗中, 發現它們的加料連續性很差, 在較高轉速下甚至出現不落料現象的發生。這是由於微粒直徑的減小, 物料比麵積增加, 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杆和壓力螺旋加料杆輸送力不足以克服阻力, 使加料器下料發生“斷續”, 甚至有不落料現象的發生。
 
從物料粒子平均直徑 90 μ m 左右累計重量與時間的關係曲線，三線螺旋加料杆和兩線鬆弛螺螺旋加料杆加料均勻、 連續性要比普通梯形螺旋加料杆和壓力螺旋加料杆更好一些。這是由於多線( 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, 因而對於細小的顆粒輸送的能力也強。雖然微細顆粒粘附力較大, 鬆弛係數也較大( 物料對螺旋加料滯後性強) , 三線螺旋加料杆及兩線鬆弛螺旋加料杆也能夠實現連續、 均勻、 穩定的加料。鬆弛螺旋加料杆其結構是沿螺旋旋進方向齒深逐漸增加, 這也有利於減小物料和加料杆間的摩擦阻力。

物料粒子平均直徑 40 L m 時,在相同轉速下, 由於鬆弛螺旋加料杆沿螺旋旋進方向齒深逐漸增加( 相當於沿螺旋旋進方向增加了動靜間隙) , 因而物料顆粒相對於加料杆的滯後明顯增加, 使兩線鬆弛加料杆K8凯发登录入口隻有三線螺旋加料杆K8凯发登录入口的三分之一, 因而從實現微量K8凯发登录入口加料的角度上說, 鬆弛螺旋加料杆更有利。從在低轉速( 25 r/ min、 37. 5 r/ min) 下, 三線螺旋加料杆和兩線鬆弛螺旋加料杆的均勻性、 連續性明顯優於梯形螺旋加料杆及壓力螺旋加料杆。說明了螺旋加料杆線數的增加, 有利於保證物料下落的均勻和連續性( 特別是在低轉速下) 。隨著轉速升高, 各種螺旋加料杆的均勻性和連續性都有所提高。一方麵, 由於電機、 減速器在低負荷時轉速有一定波動,隨轉速的升高, 情況有所改善; 另一方麵, 低轉速時電機扭矩較小, 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, 各種螺旋加料杆的K8凯发登录入口與轉速關係特性曲線。可以看出: 低轉速( 25 r/ min、 37. 5 r/ min) 下, 曲線斜率較小; 隨著轉速升高, 曲線斜率也逐漸升高, 並基本維持不變。K8凯发登录入口與轉速大致呈線性關係。螺旋式加料杆在低轉速時K8凯发登录入口 - 轉 速特性曲 線的斜率 明顯小於中 速(50 r/ min、 62. 5 r/ min) 時的曲線斜率, 其中, 壓力螺旋加料杆斜率變化最小, 其次是普通梯形螺旋加料杆和鬆弛螺旋加料杆, 斜率變化最大的是三線螺旋加料杆。斜率變化小說明在一定的轉速調節範圍內, 更容易實現對K8凯发登录入口的精確控製, 這在微量K8凯发登录入口控製時很關鍵。在物料微粒平均直徑 40L m 時, 鬆弛螺旋加料杆在微量K8凯发登录入口控製方麵優於三線螺旋加料杆。

4  結  論

本文通過對四種不同形式螺旋加料杆進行的標定試驗, 得出結論如下:

( 1) 對於較粗的物料( 顆粒平均直徑 90 μm) , 普通梯形螺旋、 壓力螺旋、 兩次鬆弛螺旋、 三線螺旋加料杆都能夠實現較好的加料。其中, 壓力螺旋加料杆K8凯发登录入口較其它幾種螺旋加料杆小, 易於實現小K8凯发登录入口控製( 0. 1~ 0. 6 g/ min) ;

( 2) 對於較細的物料( 顆粒平均直徑 40 L m) , 由於普通梯形螺旋、 壓力螺旋輸送力不足, 使得下料有斷續、 不落料現象的發生。而兩次鬆弛螺旋、 三線螺旋加料杆能夠較好地實現落料。兩次鬆弛螺旋加料杆的加料特性優於三線螺旋加料杆, 並且K8凯发登录入口較小( 0. 4~ 0. 1 g/ min) ;

( 3) 對於微細顆粒的小K8凯发登录入口物體顆粒加料的實現, 主要是輸送力與摩擦阻力之間的矛盾。螺距、 線數、 導程、 螺旋形式、 螺旋升角等加料杆參數對加料特性均有影響。其它因素, 如: 不同物料種類、 對物料是否進行烘幹, 固體粒子與加料杆摩擦係數、 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, 才能夠實現對微量微細固體顆粒均勻、 連續、 穩定地添加。

參考文獻:

[ 1]  魯丁格 G. 氣體- 顆粒流基礎[ M] . 北京: 國防工業出版社,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. 四牆切圓水平濃淡燃方式試驗研究與數值模擬[ D] .西安: 西安交通大學, 1998.

[ 4]  機械設計手冊聯合編寫組. 機械設計手冊( 第二分冊) . 北京: 化學工業出版社, 1992.
 

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