筛分装置及其在球磨机上的应用
管磨机在水泥行业占有非常重要的位置，是目前水泥厂应用广泛的粉磨设备。但其能耗高、粉磨效率低，究其原因是：在粉磨过程中，一方面,管磨机内的物料虽然在沿着管磨机从磨头到磨尾的纵长方向上的细度是由粗到细，直至出磨为合格料，似乎形成了一个合理的细度梯度。但从沿纵向的每一个点的横截面来看，物料的粒度粗细悬殊，极不均匀，有的还很大。这些粗大的颗粒一旦进入研磨仓，要磨至合格的细度，需要更多的时间，这是因为研磨仓的主要功能是对细粉的研磨，破碎能力很微小。另一方面，在磨内沿着管磨机纵向的粉磨物料逐步细化，有些早期较细的粉料过早地成了合格粉料，却不能及时的排出磨外。对于开流磨来说，因少量的粗颗粒过早与细物料一起混入研磨仓，而耗费大量的研磨时间，使合格物料不能及时排出磨外，而消耗大量的能量。非要等到全部粉磨物料达到合格后，才能排出磨外。对于圈流磨来说也同样存在粗细颗粒差异大，物料不能在合理的粉磨机理下作业的问题。
我公司在不额外增加设备和动力的前提下，利用YZG型筛分装置取代管磨机的隔仓装置,使磨机运行中对前仓物料向后仓流动时进行强制筛分，拦截大颗粒，让这些大颗粒仍然回到前仓，继续用大尺寸的研磨体进行破碎研磨，合格的细料进入后仓。用较小的研磨体进行破碎研磨，实现不同粒径的物料在磨机内采用与其相对应的研磨体进行破碎或研磨的目的，从而使物料能在最佳粉磨机理的条件下完成粉磨作业。达到提高水泥的质量和产量、降低电耗的目的。
1筛分装置的结构和工作原理
磨内筛分装置经过多年的发展，目前在我国大致有下列几种型式：
1.1锥形筛板型筛分装置
该筛分装置由进料篦板和出料篦板、焊接在隔仓板架上的导料板、双向导料锥以及联接螺栓组成，结构如图1所示。
前仓内已磨好的物料通过进料篦板进入扬料板上，随着磨机的回转被提升导向，落到锥形筛板上，细料通过锥形筛板的筛缝落到卸料锥上，流入后仓。而未通过筛缝的粗料，只有沿着锥形筛板的表面流回一仓内重新粉磨。
1.2微介质型筛分装置
丹麦史密斯公司制造的康必丹磨又称微介质磨，其筛分装置又称微介质型筛分装置，结构如图2所示。
进料侧装有扇形的进料篦板，其后装有一层细筛板，隔仓板中心位置装有1个中心卸料锥，进料篦板与细筛板之间有一定的空间。支撑板为盲板，扇形出料篦板保护支撑板不被磨损。
当磨机工作时，前仓物料通过进料篦板的缝隙，进入和细筛板之间的空间，随着磨机的回转，细料穿过细筛板的筛缝落到扬料板上再被提升到上部，然后经过中心卸料锥的出料端泻落到后仓；而粗料和小研磨介质等也被类似于扬料板的小抄板带到高处，然后经过中心卸料锥返回到前仓，继续粉磨。
1.3扇形筛板型筛分装置
合肥水泥研究设计院首先推出这种筛分装置，称其为内选粉筛分装置，目前中国市场上绝大多数公司均采用这种结构，其结构如图3所示。
其进料篦板的篦缝一般为同心圆环形或平行于弦长的直条形，篦缝较宽。紧贴进料篦板装有形状与其相同扇形筛板。出料篦板为盲板，或者带有辐射状的篦缝，缝宽尺寸较小。筛分装置与扬料板有分离组合型的，有组焊为整体的。
前仓物料在磨体回转作用下，进入进料篦板的宽篦缝内，小于扇形筛板筛缝的物料进入隔仓板内，在扬料板带动下，流向卸料锥的锥面泻入后仓。大于筛缝的物料，从进料篦板的篦缝返回前仓。
1.4筛分仓型筛分装置
如图4所示，在扇形筛板型筛分装置的基础上，为了增加筛板过料面积，提高筛分能力，从结构上进行了改进，将筛板与进料端篦板拉开一定距离。在进料篦板与筛板间形成一个小空间，使粗细料在这个空间内进行筛分。笔者把它叫做筛分仓，把这种筛分装置称为筛分仓型筛分装置。
其筛分机理与扇形筛板型隔仓板基本相同，不同的是粗细料经进料篦板的宽篦缝进入筛分仓内进行筛分时，粗料不再从篦缝返回前仓，而是通过扬料板带动，流向卸料锥泻入前仓。由于筛板离开了进料篦板，被进料篦板篦筋所挡住的筛板筛缝也可发挥筛分能力。
1.5 YZG型筛分装置
YZG型筛分装置是我公司管磨机隔仓装置的最新研究成果，它由进、出料篦板组合形成一个筛分小仓，进出料篦板都带有同心圆状或放射状的篦缝（篦缝一般较宽，便于物料流动和通风顺畅）。在筛分小仓中安装带筛板的组合式弧形筛分装置，筛板筛缝大小根据客户的具体情况而定。在筛分装置与出料篦板之间有一扇形挡料筛板，筛缝同样是根据客户具体情况而定。
其工作过程是：前仓物料在管磨机筒体回转作用下，从进料篦板的宽篦缝进到弧形筛分装置上，弧形筛分装置带动粗细混合料沿筛分板流动，小于筛分板筛缝的物料在重力的作用下，进入弧形筛分装置的细粉流动空间，通过卸料锥细粉出口进入后仓，大于筛缝的物料，从卸料锥粗粉出口返回前仓。同时细粉还可以通过扇形筛板直接穿过出料篦板进入后仓。
2 YZG型筛分装置的性能特点
筛分装置是磨内筛分的核心，它的性能好坏直接影响到普通管磨机的性能。筛分装置性能优劣主要从这几个方面来考虑：一是筛分动力。由于筛分装置不需额外动力源，筛分动力是来自于管磨机的自身旋转及被筛分物料自身的重力和侧压力这三个方面。如何充分利用物料本身的重力和侧压力，最大限度增加筛分动力成为该装置结构设计的关键。二是过料能力，有好的筛分动力不一定过料能力就好，还必须有较大的筛分面积，使粗细料尽快筛分。三是通风能力，最大限度改善磨内通风，降低磨内温度，防止磨内不良现象发生。四是自洁能力，能实现物料自由通过篦缝，消除筛分装置自身的堵塞现象。五是料位调节功能，使球仓保持最佳的料球比，以充分发挥球仓的粉碎效率。六是对工况的适应能力，即可以根据磨所磨物料不同、成品比表面积不同，可以调整自身的通风、过料等能力。
YZG型筛分装置在结构设计上充分考虑了这些方面的因素。主要体现在以下几方面：
1、筛分动力大。YZG型筛分装置中，弧形筛分架上的筛分属于重力筛分，扇形筛分板上的筛分属于侧压力筛分。与目前国内现有筛分装置相比具有筛分动力大，筛分效率高的特点。
2、过料能力强。YZG型筛分装置的结构比一般筛分装置的筛分区域大，提高了过料能力。
3、自洁能力好。YZG型筛分装置的进出料篦板采用大篦缝设计，篦缝宽度分别大于前后仓的最大物料粒径，物料可自由通过篦板进入筛分小仓进行筛分，而不会堵塞篦缝。
4、通风能力优。YZG型筛分装置整个截面处于全贯通状态，通风阻力小，不堵塞，通风面积大。
5、料位调节功能强。YZG型筛分装置可以根据用户需要进行前后仓的料位调节。
6、对工况的适应能力强。YZG型筛分装置可以根据不同粉磨系统的实际状况，通过改变出料衬板的开孔率，改变通过筛分装置的风速，达到对筛分后的不合格返回料进行再次风选，同时对合格的料按不同粒径送到后仓不同位置进行研磨。其它筛分装置不具备此项功能。
YZG型磨内筛分装置与现有常见筛分装置的性能分析比较
装置类型 主要性能
锥形筛板型
微介质型
筛分装置
扇形筛板型
筛分装置
筛分仓型
筛分装置
ABS 筛分装置
筛 分 动 力
重力
侧压力
侧压力
侧压力
重力为主， 辅以侧压力。
过 料 能 力
差，主要是筛分面积太小。
一般，扇形筛板侧压力筛分。
较差，一般。扇形筛板侧压力筛分。
一般，一般。扇形筛板侧压力筛分。
好，重力流动筛分，辅以侧压力筛分。
通 风 能 力
差，采用盲板结构，通风面积小。
差，采用盲板结构，通风面积小。
差，采用盲板结构，通风面积小。
差，采用盲板结构，通风面积小。
好，无盲板结构，可根据需要调整通过风速。
筛 分 区 域
静态筛分无流动筛分区域
静态筛分，无流动筛分区域。
静态筛分，无流动筛分区域。
静态筛分，无流动筛分区域。
有辅助装置，布料，筛分区域是传统区域1.5倍。
自 洁 能 力
较差
较好
一般
较好
好，无堵塞。
料位调节能力
无
好
无
无
好
工况适应能力
无
无
无
无
好
3 YZG型筛分装置在管磨机上的应用
YZG型筛分装置只是管磨机筛分改造的一个基础，而磨内结构及相关工艺参数如何适应YZG型筛分装置直接决定改造的成败。我公司的通过大量的模拟试验和数据处理，首先推出磨内筛分工艺参数确定的科学理论。
3.1筛分循环负荷
筛分循环负荷是指筛分装置的返回前仓量和通过筛分孔进入后仓量之比。筛分循环负荷过低，不利于发挥筛分的产量高、电耗低特点；筛分循环负荷过高，筛分效率低，易发生堵塞、饱磨等不良现象，不利于前仓的破碎。因此，合理的筛分循环负荷对于管磨机磨内筛分改造很重要，而合理的筛分循环负荷通常由磨内的筛余曲线来确定。
常用的筛分循环负荷见下表。
筛分循环负荷率（%）
开流粉磨系统
圈流粉磨系统
一、二仓间
二、三仓间
一、二仓间
二、三仓间
锥形筛板型筛分装置
110-125
75-90
95-105
65-755
微介质型筛分装置
65-75
42-55
60-70
35-45
扇形筛板型筛分装置
65-75
42-55
60-70
35-45
筛分仓型筛分装置
50-62
35-42
42-50
30-38
YZG型筛分装置
38-45
22-30
30-42
15-22
3.2仓长
管磨机筛分改造确定仓长非常重要。前仓太长，筛分循环负荷过低，不利提产、降耗；前仓太短，筛分循环负荷过高、筛分效率低，易发生堵塞、饱磨等不良现象，不利于前仓的破碎。每个仓长确定方式和侧重点不一样。
对于三仓或多仓管磨机筛分改造，如果都采用筛分装置，那么改造前首先必须对管磨机的工艺状况有详细了解，做一个筛余曲线。同时对管磨机不同部位进行物料粒径分析，在确定一仓仓长时要充分考虑一仓的破碎效果。
根据经验，入磨物料粒度越小则一仓越短。对于磨前有预破碎的粉磨系统，则需要根据筛分物料某一粒径含量和筛分循环负荷来确定。在确定二仓长度时，要根据一、二仓筛分装置和二、三仓筛分装置的筛分粒径确定一个适宜的筛分循环负荷，运用管磨机原来的筛余曲线确定仓长。圈流粉磨系统仓长的确定方法与开流系统类似，只是在选择筛分循环负荷时不同而已。
设定某一仓室需要达到的粉磨细度为Ri，成品细度为R，其仓位长度与各因数之间的关系由下式表示：
式中 l
