漏風是水泥廠粉磨系統普遍存在的問題。系統漏風不僅造成輔機設備的規格增大，增加投資及營運費用，且會影響系統運行工況，系統產量降低能耗增加。引起漏風的原因除系統工藝需要(如風量調節裝置等)不可避免外，主要是由于設備密(鎖)封裝置性能及安裝使用不當等引起。
在磨機參與的粉磨系統中，磨尾鎖風良好與否，直接影響磨內通風和粉磨性能。因此，選擇良好的鎖風裝置是解決漏風問題的關鍵。南京水泥工業設計研究院開發設計的磨機卸料溢流鎖風閥，具有原理先進，結構簡單等特點，是較為理想的鎖風裝置之一，已在多家水泥廠使用，總的來說效果良好，但也有一些廠家達不到預想的效果。對此，我們經過調查和分析后認為，主要是用戶對該裝置原理、結構缺乏了解，加上安裝、使用不當所致。下面就該裝置的結構、原理、主要參數的確定及應用中應注意的事項等作一介紹，供讀者參考。
１ 主要結構及其作用
鎖風閥主要由閥體、檢修門、調整板和充氣箱組成。閥體由中間一固定隔板將其分成Ⅰ、Ⅱ室，使流化床形成Ｕ型結構，達到鎖風的目的。檢修門主要用于對調整板進行調整和鎖風效果的檢測。調整板主要用于對料流速度的控制和鐵渣的清理。充氣箱由透氣層、多孔板等組成，將來自羅茨風機的氣體均勻分配對流化床底部充氣，并使其上部的物料形成流化床狀態。為了使料渣、鐵渣等粗顆粒及時地排出，充氣箱應與水平成不小于３０°角布置。
２ 工作原理
溢流鎖風閥是采用流態化技術設計的。按固定流態化形成的過程，一般將其分為固定床、流態化床和連續流態化床三種狀態。圖２表示在三種狀態下，顆粒層的空隙率ε，流體通過顆粒層時的流速ｕ′ｆ和流體的阻力損失△Ｐ的變化情況。在流化床狀態下，流態化床的床層高度隨空隙率ε的升高而增大，但流體穿過床層的實際流速ｕ′ｆ和流態化床的流體阻力(忽略器壁效應的影響)卻維持不變。
由流態化床的特性可知，料流穩定流動的條件應滿足下式：
Ｆ＋(Ｌ１－Ｌ２)·ρ·ｇ＋(Ｐ１－Ｐ２)－Ｖ２·ξ·ρ／２＝０?(１)
式中：Ｆ--單位面積上物料的沖力，Ｎ／ｍ２；
Ｌ１、Ｌ２--Ⅰ、Ⅱ室有效料高，ｍ；
ρ--氣化后物料容重，ｋｇ／ｍ３；
Ｐ１、Ｐ２--Ⅰ、Ⅱ室料面上部靜壓力，Ｎ／ｍ２；
Ｖ--料流流動速度，ｍ／ｓ；
ξ--流動阻力系數，取決于Ⅰ、Ⅱ室之間的通道截面積、充氣情況等因素；
ｇ--重力加速度，ｇ＝９．８ｍ／ｓ２
同樣，在平衡時，流體通過流態化床的壓力降△Ｐ，可根據床層受力分析得出：
△Ｐ＝Ｌ·(１－ε)·ρＰ·ｇ＝Ｌ·ρ·ｇ (２)
式中：△Ｐ--流態化床的壓力降，Ｐａ；
Ｌ--流態化床的高度，ｍ；
ε--流態化床的空隙率。
由(２)式可知，在壓力降近似等于單位面積床層的重量，也即是床層的靜壓力降與其氣流速度無關。溢流鎖風閥就是利用這一流態化床的料柱阻力來達到鎖風的目的。因此，鎖風的條件為：
(Ｌ１－Ｌ２)·ρ·ｇ≥Ｐ２－Ｐ１
３ 主要工作參數的確定
溢流鎖風閥的主要工作參數包括風壓、風量和排料能力，現分述如下。
(１)風壓。來自羅茨風機并鼓入溢流鎖風閥的風要克服三種阻力，一是有效流態化床的料層阻力，其值相當于單位面積上料粉的重量；二是Ⅰ、Ⅱ室隔板以下的料層阻力(包括鐵渣等的影響)?；三是透氣層及進氣管的阻力。實踐證明，實際有效鎖風用的料層阻力占整個供風壓的比例很小，因此，不論要求鎖風壓力是否有變動，對風機選用的供風壓力影響很小。從丹麥ＦＬＳ公司提供的有關資料可知，要求入充氣箱入口的壓力為２０ｋＰａ，而我國有關院所的實驗數據為?(１０～２５)ｋＰａ。因此，建議實際選用風機時，要求的供風壓力為(２０～３０)ｋＰａ即可。
(２)風量。從流態化床的形成條件可知，合適的截面上升風速是必需的。在一定的風速范圍內，風速的大小又和排料能力有關。因此，風量與單位透氣面積的大小有關。表１為部分單位的設計參數。結合實際使用情況，筆者認為溢流鎖風閥的風量選用以每噸料粉(０．３５～０．４０)ｍ３范圍較為合適。
(３)排料能力。排料能力取決于料流速度和料流通過的截面面積等。料流通過的截面面積是容易確定的，從式(１)可知，料流速度與流動阻力系數ξ有關，而ξ又與鎖風閥的幾何尺寸、物料性質、充氣情況等因素有關，因此，按此計算較為復雜。根據有關院所的試驗研究認為，排料能力可以按單位充氣面積內通過的物料量來估算，即排料能力可按(４００～８００)ｔ·ｈ-1·ｍ2選取。
４ 使用中應注意的幾個問題
使用時除應了解溢流鎖風閥的結構和原理外，還應注意下列幾個問題：
(１)安裝前應檢查透氣層是否有損壞，或受雨水浸泡等現象。若存在，則應消除，以免造成串風或堵塞。羅茨風機離溢流鎖風閥較遠時，連接管道一定要加支撐，以防產生振動。
(２)開始使用時，注意觀察料流的情況，通過調整板調整料流通過的截面大小，實現對料流速度的控制。
(３)當Ｌ１和Ｌ２值太小時，料床可能被氣流穿透或吹跑，達不到鎖風目的。因此，在磨機運轉之初或系統不正常時，有可能發生此現象，加以注意。
(４)通過溢流鎖風閥頂部的檢修門來檢測鎖風效果，若此處處于微負壓狀態，則表明鎖風良好；反之，則需調整。
(５)對溢流鎖風閥出口側的調整板調整時，既不能將下部通道全部封死，以免長期運轉后，鐵渣等將料流通道堵塞。但也不能太大，以防止料流短路，影響鎖風。
在磨機參與的粉磨系統中，磨尾鎖風良好與否，直接影響磨內通風和粉磨性能。因此，選擇良好的鎖風裝置是解決漏風問題的關鍵。南京水泥工業設計研究院開發設計的磨機卸料溢流鎖風閥，具有原理先進，結構簡單等特點，是較為理想的鎖風裝置之一，已在多家水泥廠使用，總的來說效果良好，但也有一些廠家達不到預想的效果。對此，我們經過調查和分析后認為，主要是用戶對該裝置原理、結構缺乏了解，加上安裝、使用不當所致。下面就該裝置的結構、原理、主要參數的確定及應用中應注意的事項等作一介紹，供讀者參考。
１ 主要結構及其作用
鎖風閥主要由閥體、檢修門、調整板和充氣箱組成。閥體由中間一固定隔板將其分成Ⅰ、Ⅱ室，使流化床形成Ｕ型結構，達到鎖風的目的。檢修門主要用于對調整板進行調整和鎖風效果的檢測。調整板主要用于對料流速度的控制和鐵渣的清理。充氣箱由透氣層、多孔板等組成，將來自羅茨風機的氣體均勻分配對流化床底部充氣，并使其上部的物料形成流化床狀態。為了使料渣、鐵渣等粗顆粒及時地排出，充氣箱應與水平成不小于３０°角布置。
２ 工作原理
溢流鎖風閥是采用流態化技術設計的。按固定流態化形成的過程，一般將其分為固定床、流態化床和連續流態化床三種狀態。圖２表示在三種狀態下，顆粒層的空隙率ε，流體通過顆粒層時的流速ｕ′ｆ和流體的阻力損失△Ｐ的變化情況。在流化床狀態下，流態化床的床層高度隨空隙率ε的升高而增大，但流體穿過床層的實際流速ｕ′ｆ和流態化床的流體阻力(忽略器壁效應的影響)卻維持不變。
由流態化床的特性可知，料流穩定流動的條件應滿足下式：
Ｆ＋(Ｌ１－Ｌ２)·ρ·ｇ＋(Ｐ１－Ｐ２)－Ｖ２·ξ·ρ／２＝０?(１)
式中：Ｆ--單位面積上物料的沖力，Ｎ／ｍ２；
Ｌ１、Ｌ２--Ⅰ、Ⅱ室有效料高，ｍ；
ρ--氣化后物料容重，ｋｇ／ｍ３；
Ｐ１、Ｐ２--Ⅰ、Ⅱ室料面上部靜壓力，Ｎ／ｍ２；
Ｖ--料流流動速度，ｍ／ｓ；
ξ--流動阻力系數，取決于Ⅰ、Ⅱ室之間的通道截面積、充氣情況等因素；
ｇ--重力加速度，ｇ＝９．８ｍ／ｓ２
同樣，在平衡時，流體通過流態化床的壓力降△Ｐ，可根據床層受力分析得出：
△Ｐ＝Ｌ·(１－ε)·ρＰ·ｇ＝Ｌ·ρ·ｇ (２)
式中：△Ｐ--流態化床的壓力降，Ｐａ；
Ｌ--流態化床的高度，ｍ；
ε--流態化床的空隙率。
由(２)式可知，在壓力降近似等于單位面積床層的重量，也即是床層的靜壓力降與其氣流速度無關。溢流鎖風閥就是利用這一流態化床的料柱阻力來達到鎖風的目的。因此，鎖風的條件為：
(Ｌ１－Ｌ２)·ρ·ｇ≥Ｐ２－Ｐ１
３ 主要工作參數的確定
溢流鎖風閥的主要工作參數包括風壓、風量和排料能力，現分述如下。
(１)風壓。來自羅茨風機并鼓入溢流鎖風閥的風要克服三種阻力，一是有效流態化床的料層阻力，其值相當于單位面積上料粉的重量；二是Ⅰ、Ⅱ室隔板以下的料層阻力(包括鐵渣等的影響)?；三是透氣層及進氣管的阻力。實踐證明，實際有效鎖風用的料層阻力占整個供風壓的比例很小，因此，不論要求鎖風壓力是否有變動，對風機選用的供風壓力影響很小。從丹麥ＦＬＳ公司提供的有關資料可知，要求入充氣箱入口的壓力為２０ｋＰａ，而我國有關院所的實驗數據為?(１０～２５)ｋＰａ。因此，建議實際選用風機時，要求的供風壓力為(２０～３０)ｋＰａ即可。
(２)風量。從流態化床的形成條件可知，合適的截面上升風速是必需的。在一定的風速范圍內，風速的大小又和排料能力有關。因此，風量與單位透氣面積的大小有關。表１為部分單位的設計參數。結合實際使用情況，筆者認為溢流鎖風閥的風量選用以每噸料粉(０．３５～０．４０)ｍ３范圍較為合適。
(３)排料能力。排料能力取決于料流速度和料流通過的截面面積等。料流通過的截面面積是容易確定的，從式(１)可知，料流速度與流動阻力系數ξ有關，而ξ又與鎖風閥的幾何尺寸、物料性質、充氣情況等因素有關，因此，按此計算較為復雜。根據有關院所的試驗研究認為，排料能力可以按單位充氣面積內通過的物料量來估算，即排料能力可按(４００～８００)ｔ·ｈ-1·ｍ2選取。
４ 使用中應注意的幾個問題
使用時除應了解溢流鎖風閥的結構和原理外，還應注意下列幾個問題：
(１)安裝前應檢查透氣層是否有損壞，或受雨水浸泡等現象。若存在，則應消除，以免造成串風或堵塞。羅茨風機離溢流鎖風閥較遠時，連接管道一定要加支撐，以防產生振動。
(２)開始使用時，注意觀察料流的情況，通過調整板調整料流通過的截面大小，實現對料流速度的控制。
(３)當Ｌ１和Ｌ２值太小時，料床可能被氣流穿透或吹跑，達不到鎖風目的。因此，在磨機運轉之初或系統不正常時，有可能發生此現象，加以注意。
(４)通過溢流鎖風閥頂部的檢修門來檢測鎖風效果，若此處處于微負壓狀態，則表明鎖風良好；反之，則需調整。
(５)對溢流鎖風閥出口側的調整板調整時，既不能將下部通道全部封死，以免長期運轉后，鐵渣等將料流通道堵塞。但也不能太大，以防止料流短路，影響鎖風。
