XJH型高剪切粉碎混合机在高塔造粒生产尿基复合肥中的应用
在大型复合肥装置中, 用50 ～60 ℃ 的K2SO4、NH4H2PO4 和填料按比例加入130～140℃尿素熔液,经造粒塔旋转喷头小孔喷出, 在高塔中下落成粒。此前的剪切粉碎混合设备是采用灯笼架结构, 即电机通过灯笼架与剪切体相连, 在轴的下端设置滑动轴承, 因混合液介质中的固体颗粒坚硬, 磨蚀速度快, 滑动轴承长则40 d, 短则10d 就损坏, 剪切体全部磨透, 整机被破坏。与此同时, 介质颗粒的存在, 且黏度达2.5 ～4 Pa·s, 喷头小孔经常被堵塞, 必须频繁更换旋转喷头, 影响生产效率。为了延长剪切机的寿命, 使尿素熔液顺利通过喷头小孔, 特研制了XJH 型高剪切粉碎混合机。
1 XJH 型高剪切粉碎混合机的工作原理
1) 设计成悬臂式结构, 取消了寿命短的滑动轴承, 延长了设备的寿命;
2) 含有固体颗粒的结晶物及杂物,通过剪切体静止溢流孔时, 与旋转的剪切轮贴隙旋配, 采用相对高速旋转, 机械式剪切、粉碎及混合的方法, 将大块物料剪切或粉碎成微粒介质, 达到能顺利通过旋转喷头进行造粒。同时, 利用剪切轮将机械能传递给介质, 以及利用进出口位差, 迫使介质连续通过。
2 XJH 型高剪切粉碎混合机的结构和设计特点
XJH 型高剪切粉碎混合机结构见图1 所示。电动机1 将能量通过弹性联轴器2 直接传递给高剪切粉碎混合机主轴4。主轴4采用刚性轴设计, 被双支点滚动轴承支承的轴承架3 牢牢固定。轴承架3 上部支点由1 对推力角接触轴承组成, 可承受两个方向的轴向力及一部分径向力; 轴承架3下部支点由短圆柱滚动轴承组成, 也承担了主轴4的另一部分径向力。主轴4下段安装有剪切轮8,通过平键传递功率进行旋转, 此时剪切轮8 附近没有滑动轴承, 处于悬臂状态。由于轴设计成刚性轴, 运行平稳, 不存在滑动轴承磨损问题, 因而整机寿命周期长。轴承架3 下端面通过止口与剪切机接管6 配合连结, 同时又与底板5 配合定位, 接管6又通过止口与剪切体7 配合螺栓连结, 同时剪切体7 与剪切轮8 贴隙旋配, 它们一静一动其径向间隙控制在0.3 mm 之内, 迫使混合液通过剪切轮8下端进入( 见图1 箭头B) , 经剪切、粉碎和混合后, 由剪切体7 中部剪切孔排出( 见图1 箭头C) ,从而使复合肥混合熔液在高塔造粒装置连续运行。
XJH 型高剪切粉碎混合机的设计特点如下。
1) 高剪切粉碎混合机其剪切间隙为0.3 mm,处理后溶液中的固体颗粒小于喷头小孔直径。
2) 高剪切粉碎混合机主轴采用刚性、双支点支撑, 悬臂式结构, 整机运行平稳, 振动烈度4.5,符合GB / T5656的规定。
3) 高剪切粉碎混合机整机组装好后固定于底板5 上, 减少了配合止口, 增加了装配精度, 因此, 同心度好, 又便于安装拆卸。
4) 高剪切粉碎混合机启动、停机都方便, 只要对电动机下命令即可, 自动化程度高。
5) 高剪切粉碎混合机剪切体、剪切轮采用耐腐蚀、耐磨性能极佳的高镍铬合金材料制造, 主轴、接管等与介质接触零件全部采用不锈钢材料制造, 整机使用寿命周期长。
6) 高剪切粉碎混合机电机转速1 450 r /min,剪切轮上有4 ～6 片剪切叶片, 当直径为225 mm时, 其线速度可达16 m/ s 以上。剪切体上有22 个剪切孔, 因此, 主轴每转1 圈可对混合液剪切88次( 22 次/ 个×4 个) , 每分钟可剪切127 600 次( 88 次/ 转×1 450 r /min) , 可见剪切的频率非常高, 这是剪切效果好的原因。同理, 采用6 叶片轮后, 剪切频率为191 400 次/min, 效果更好。
7) 高剪切粉碎混合机可对混合液流向进行控制; 机体入口总面积0.0398 m2; 机体排出口总面积0.0292 m2 ; 循环回流环形面积0.0071 m2。由以上数据可知, 混合液入口面积是出口面积的1.4 倍,说明有充足的进入量; 而循环回流面积是排出口面积的1 / 4, 有部分混合液重新进行剪切、粉碎, 既保证流量的输出, 又保证混合液得到了充分剪切和粉碎。又因装置整机出口直径为100 mm, 其面积为0.00785 m2, 是剪切体22 槽孔面积的1 /
4, 介质获得动能后, 运动速度加快, 尽管出口面积小, 但却保证了进出口介质的流量一致, 所以22 槽孔和直径100 mm出口参数的设计是正确的。
3 XJH 型高剪切粉碎混合机的应用效果
XJH 型高剪切粉碎混合机已成功地应用于20万t / a 复合肥生产装置。其比灯笼架结构的设备有明显改进, 同时解决了下列问题。
1) 物料即进即出, 混合速度特别快, 解决了复合肥混合速度慢的问题。
2) 利用悬臂式结构, 解决了滑动轴承寿命短的问题, 使高塔造粒喷头装置连续运行周期延长4 倍,XJH型高剪切粉碎混合机设备寿命达7 个月以上。
3) 由于剪切轮的旋转, 将机械能传递给介质并转化为动能, 确保足够的物料输出。当剪切轮磨损后还可反向旋转, 等于又更换了1 个新的剪切轮, 寿命又延长了1 倍。
4) 在检修与更换零件时, 利用进出口位置的高度压差H, 介质仍可从出料口溢出进入造粒塔, 解决了检修不停车, 仍可连续生产的问题。介质流向进出口见图1。
5) XJH 型高剪切粉碎混合机的应用, 提高了生产效率, 降低了生产成本, 经济效益明显。
参考文献
[ 1] 史丹利化肥有限公司. 高塔熔体造粒尿基复合肥生产情况[ C]//中国磷肥工业协会, 中国硫酸工业协会.