流化床氣流磨的設計研究進程現狀解析

流化床氣流磨具有能耗低、磨損小、分級精度高等優點，在目前的超細粉碎設備中使用范圍最廣。但由于沒有具體的理論指導，常常依靠工程實踐來進行流化床氣流磨的結構設計。人們對噴嘴研究較多，但對流化床氣流磨內部的流場的研究還僅限于理論上的分析。人們對流化床氣流磨的粉碎應用的較多，但在氣流粉碎工藝過程中常常依賴經驗來調節工藝參數，缺乏理論研究的支持和指導。因此，應進一步加深流化床氣流磨氣流粉碎工藝的應用基礎研究，加強對流化床氣流磨粉碎機理的理解和認識。

    對撞式流化床氣流磨不同的底部結構所產生的底部區域內腔流場不同。陳中書等利用計算流體力學( CFD) 軟件FLUENT6.3對平底、120°錐底、球形底等3 種底部結構內腔氣流場進行有限元分析計算，并以試驗結果驗證該模型的正確性，根據計算結果繪制不同底部結構內腔的流線圖、速度矢量圖。結果表明，采用120°錐底能夠較好地利用高速氣流攜帶顆粒形成的碰撞能，在氣流磨底部區域形成有效的二次粉碎區域，并且降低了壁面磨損，大大減少了底部積料的概率，提高對撞式流化床氣流磨的粉碎性能。

    金振中等以流化床氣流磨中氣體流場的形成及特點的理論分析為基礎，結合試驗研究，證明了確實存在一個噴嘴的徑向最優位置，使此設備的粉碎性能達到最佳; 且系統的背壓越大，噴嘴徑向位置的變化對粉碎性能的影響越顯著。在粉碎過程中，可根據物料特性，選擇性地采用調節噴嘴徑向位置的方法，優化流化床氣流磨的粉碎性能。

    司文元等針對利用流化床逆向反噴氣流磨進行棕剛玉氣流粉碎加工中出現生產效率下降的現象，從氣流粉碎原理出發，重點分析了氣流磨整個系統的主要構件參變量與生產效率的相對關系，指出噴嘴磨損、壓縮氣體析油析水和整個系統管路的氣密性等是造成產量下降的原因，并提出了簡便、經濟、實用的解決措施。

    王工等研究了生產過程中氣流粉碎速、Laval 噴嘴的性能及管路的排油排水裝置對產品的粉碎效能方面的影響。實驗結果表明: 氣流速度與粉碎效率之間存在一飽和值，氣流速度超過飽和值，粉碎效能下降。物料不同，該飽和值也不同。Laval 噴嘴的磨損影響整個粉碎室內的原有流場分布，最終導致粉碎效能的下降。管路的排油排水裝置可避免可能引發的粉碎室、分級室潮濕所帶來的團聚現象加重、粉碎效率、分級效率低下、能源消耗過大的狀況發生。

    張林等重點研究了氣流磨關鍵部件噴嘴設計的主要參數，對噴嘴的噴氣速度、工質流量及噴嘴幾何參數進行了研究，得到了噴嘴設計過程中的關鍵參數對煤超微粉碎性能的影響，所設計的縮擴型噴嘴由于膨脹角大，不利于煤粉顆粒的分級，但通過噴嘴內腔型面的不斷優化改進，可以得到發散程度很小的氣流，噴氣流的出口速度可達數馬赫，增加了粉碎能力，改善了分級效果。

    Cruz等重點研究了11 種具有不同幾何參數的超音速Laval噴嘴和5種不同種類氣流對粉碎性能的影響。在實驗中，流化速度、固體加入量、超始硅沙顆粒的尺寸分布保持一致，氣流壓力保持在138～2550 kPa。實驗結果表明，粉碎效率與超音速噴嘴產生的推力與氣流當量速度有關。氣體的分子量越低，通過噴嘴的出口氣流速度越大，流化床氣流磨的粉碎效率越高。