XJH型高剪切粉碎混合機在高塔造粒生產尿基復合肥中的應用
在大型復合肥裝置中, 用50 ～60 ℃ 的K2SO4、NH4H2PO4 和填料按比例加入130～140℃尿素熔液,經造粒塔旋轉噴頭小孔噴出, 在高塔中下落成粒。此前的剪切粉碎混合設備是采用燈籠架結構, 即電機通過燈籠架與剪切體相連, 在軸的下端設置滑動軸承, 因混合液介質中的固體顆粒堅硬, 磨蝕速度快, 滑動軸承長則40 d, 短則10d 就損壞, 剪切體全部磨透, 整機被破壞。與此同時, 介質顆粒的存在, 且黏度達2.5 ～4 Pa·s, 噴頭小孔經常被堵塞, 必須頻繁更換旋轉噴頭, 影響生產效率。為了延長剪切機的壽命, 使尿素熔液順利通過噴頭小孔, 特研制了XJH 型高剪切粉碎混合機。
1 XJH 型高剪切粉碎混合機的工作原理
1) 設計成懸臂式結構, 取消了壽命短的滑動軸承, 延長了設備的壽命;
2) 含有固體顆粒的結晶物及雜物,通過剪切體靜止溢流孔時, 與旋轉的剪切輪貼隙旋配, 采用相對高速旋轉, 機械式剪切、粉碎及混合的方法, 將大塊物料剪切或粉碎成微粒介質, 達到能順利通過旋轉噴頭進行造粒。同時, 利用剪切輪將機械能傳遞給介質, 以及利用進出口位差, 迫使介質連續通過。
2 XJH 型高剪切粉碎混合機的結構和設計特點
XJH 型高剪切粉碎混合機結構見圖1 所示。電動機1 將能量通過彈性聯軸器2 直接傳遞給高剪切粉碎混合機主軸4。主軸4采用剛性軸設計, 被雙支點滾動軸承支承的軸承架3 牢牢固定。軸承架3 上部支點由1 對推力角接觸軸承組成, 可承受兩個方向的軸向力及一部分徑向力; 軸承架3下部支點由短圓柱滾動軸承組成, 也承擔了主軸4的另一部分徑向力。主軸4下段安裝有剪切輪8,通過平鍵傳遞功率進行旋轉, 此時剪切輪8 附近沒有滑動軸承, 處于懸臂狀態。由于軸設計成剛性軸, 運行平穩, 不存在滑動軸承磨損問題, 因而整機壽命周期長。軸承架3 下端面通過止口與剪切機接管6 配合連結, 同時又與底板5 配合定位, 接管6又通過止口與剪切體7 配合螺栓連結, 同時剪切體7 與剪切輪8 貼隙旋配, 它們一靜一動其徑向間隙控制在0.3 mm 之內, 迫使混合液通過剪切輪8下端進入( 見圖1 箭頭B) , 經剪切、粉碎和混合后, 由剪切體7 中部剪切孔排出( 見圖1 箭頭C) ,從而使復合肥混合熔液在高塔造粒裝置連續運行。
XJH 型高剪切粉碎混合機的設計特點如下。
1) 高剪切粉碎混合機其剪切間隙為0.3 mm,處理后溶液中的固體顆粒小于噴頭小孔直徑。
2) 高剪切粉碎混合機主軸采用剛性、雙支點支撐, 懸臂式結構, 整機運行平穩, 振動烈度4.5,符合GB / T5656的規定。
3) 高剪切粉碎混合機整機組裝好后固定于底板5 上, 減少了配合止口, 增加了裝配精度, 因此, 同心度好, 又便于安裝拆卸。
4) 高剪切粉碎混合機啟動、停機都方便, 只要對電動機下命令即可, 自動化程度高。
5) 高剪切粉碎混合機剪切體、剪切輪采用耐腐蝕、耐磨性能極佳的高鎳鉻合金材料制造, 主軸、接管等與介質接觸零件全部采用不銹鋼材料制造, 整機使用壽命周期長。
6) 高剪切粉碎混合機電機轉速1 450 r /min,剪切輪上有4 ～6 片剪切葉片, 當直徑為225 mm時, 其線速度可達16 m/ s 以上。剪切體上有22 個剪切孔, 因此, 主軸每轉1 圈可對混合液剪切88次( 22 次/ 個×4 個) , 每分鐘可剪切127 600 次( 88 次/ 轉×1 450 r /min) , 可見剪切的頻率非常高, 這是剪切效果好的原因。同理, 采用6 葉片輪后, 剪切頻率為191 400 次/min, 效果更好。
7) 高剪切粉碎混合機可對混合液流向進行控制; 機體入口總面積0.0398 m2; 機體排出口總面積0.0292 m2 ; 循環回流環形面積0.0071 m2。由以上數據可知, 混合液入口面積是出口面積的1.4 倍,說明有充足的進入量; 而循環回流面積是排出口面積的1 / 4, 有部分混合液重新進行剪切、粉碎, 既保證流量的輸出, 又保證混合液得到了充分剪切和粉碎。又因裝置整機出口直徑為100 mm, 其面積為0.00785 m2, 是剪切體22 槽孔面積的1 /
4, 介質獲得動能后, 運動速度加快, 盡管出口面積小, 但卻保證了進出口介質的流量一致, 所以22 槽孔和直徑100 mm出口參數的設計是正確的。
3 XJH 型高剪切粉碎混合機的應用效果
XJH 型高剪切粉碎混合機已成功地應用于20萬t / a 復合肥生產裝置。其比燈籠架結構的設備有明顯改進, 同時解決了下列問題。
1) 物料即進即出, 混合速度特別快, 解決了復合肥混合速度慢的問題。
2) 利用懸臂式結構, 解決了滑動軸承壽命短的問題, 使高塔造粒噴頭裝置連續運行周期延長4 倍,XJH型高剪切粉碎混合機設備壽命達7 個月以上。
3) 由于剪切輪的旋轉, 將機械能傳遞給介質并轉化為動能, 確保足夠的物料輸出。當剪切輪磨損后還可反向旋轉, 等于又更換了1 個新的剪切輪, 壽命又延長了1 倍。
4) 在檢修與更換零件時, 利用進出口位置的高度壓差H, 介質仍可從出料口溢出進入造粒塔, 解決了檢修不停車, 仍可連續生產的問題。介質流向進出口見圖1。
5) XJH 型高剪切粉碎混合機的應用, 提高了生產效率, 降低了生產成本, 經濟效益明顯。
參考文獻
[ 1] 史丹利化肥有限公司. 高塔熔體造粒尿基復合肥生產情況[ C]//中國磷肥工業協會, 中國硫酸工業協會.