摘 要

球磨机在水泥生产中有着极其重要的作用，因此粉磨的效果会对水泥的性能产生非常重要的影响，球磨机在粉磨的过程中会由于摩擦、撞击使机械能转化为热能而使磨内温度升高，但是这会带来一系列危害，本文从理论上分析了高温可能带来的各种危害，也列举了曾经采用过的降温方式并分析了降温效果，提出了目前最广泛采用的水泥磨雾化降温装置，包括他的原理装置和结构。此外，为了分析喷雾降温系统的降温效果，本文采用流体分析软件，fluent对冷却效果进行了分析，研究了喷雾角度对雾化效果及降温效果的影响，并通过模拟找到最佳喷雾角度的范围。也分析了流量对降温效果的非线性关系，对流量变化对冷却效果的影响进行了分析，得出了能改善喷雾降温效果的最佳流量变动范围，得出了压力冷却效果云图。

关键词：球磨机 ; 喷雾降温 ; fluent

Abstract

Mill has an extremely important role in cement production, and therefore have a very significant impact on the performance of cement grinding effect of ball mill grinding process due to friction, impact mechanical energy into heat leaving the mill temperature rise high, but it will bring a series of hazards, this paper theoretically analyzes the high temperature may bring a variety of hazards, but also cited the cooling mode once came and analysis of cooling effect, while highlighting the most widely used cement mill spray cooling device, including his principles of devices and structures. In addition, in order to analyze the effect of cooling spray cooling system, it uses fluid analysis software, fluent ,effect of cooling were analyzed to study the impact of the spray angle of atomization, and the cooling effect, and through the simulation to find the best range of spray angles. Also analyzed the flow of the cooling effect of the non-linear relationship, affect the flow of the cooling effect of the change was analyzed, the results can improve the cooling effect of the spray optimum flow fluctuation range, the pressure of the cooling effect obtained cloud.

Keywords：ball mill ; spraying cooling ; fluent

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 研究思路和研究方法 2

第2章 水泥磨喷雾降温设备的设计 3

2.1 球磨机内物料运动及粉磨特点 3

2.2 磨内雾化降温系统的应用 4

2.3 磨内雾化降温系统装置 5

2.3.1总图的设计 5

2.3.2 雾化装置机理分析及对冷却效果的影响 6

第3章 喷雾降温效果研究手段和方法 8

3.1 计算流体力学与CFD概述 8

3.2水泥磨磨尾结构和研究方法 10

第4章 喷雾角度和流量对降温效果的影响 13

4.1 球磨机建模及模型选取 13

4.1.1 CFD建模与网格划分概述 13

4.1.2 球磨机中物料分布 14

4.2 喷雾角度对冷却效果的影响 15

4.2.1评价指标及模型的选取 15

4.2.2 模拟过程及结果 16

4.2.3 数据处理与结果分析 19

4.3 喷雾流量的冷却效果的影响 19

4.3.1 评价指标和实验方案 19

4.3.2 模拟过程及结果 20

第5章 结论与展望 22

5.1 全文总结 22

5.2 研究展望 22

参考文献 23

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

在水泥生产中，熟料经篦冷机冷却后，必须将其粉磨到一定的细度，水泥产品在发挥作用的过程中是不能令其结块的，水泥在实现其功能必须在有一定细度的前提下，因此必须进行粉磨，在此过程中，会有大部分机械能转化成热能，使得磨机内温度升高。水泥的出磨温度，是水泥粉磨质量控制的一个重要技术指标。

出磨水泥温度高的会有以下危害:温度过高的水泥会降低其外包装的强度和寿命，是包装袋破损。使磨机内部轴承温度升高，温度高为了防止磨机烧坏设计了自动跳停功能，一旦跳停就会影响生产连续性。是水泥聚结，聚结会引起包球包煅，在第一仓中主要功能为砸碎物料，但是在第三仓中，为锻对物料的磨碎，一旦包煅，会严重影响磨机产量。水泥温度高，引起石膏脱水，石膏脱水就会产生半水石膏，如果进一步脱水就会形成无水石膏，不论哪一种都会严重影响水泥的施工性能，使水泥产生假凝 ^[1]。

目前常用的降温方法:一是采用磨机筒体淋水冷却^[2]。磨机淋水冷却一般只适用于小型磨机，而且冷却能力有限，只能带走球磨机部分热量，尤其对于长期使用后的磨机，其表面会被尘土覆盖，冷却效率进一步下降。磨机内部的结构也会阻碍内部热量散发到表面，无法达到直接冷却物料的目的，对于阻碍石膏脱水更是无可奈何。表面淋水也会引起环境污染，故目前大型水泥磨已经很少使用。二是采用水泥冷却器^[3]。水泥冷却器对出磨后水泥有很好的冷却作用，如立式螺旋提升式水泥冷却器。但是同样它也不能降低水泥磨内部温度，不能改善磨机内部因温度升高所带来的不良影响，比如石膏脱水，磨机因轴温度过高而引起的跳停，磨机产量低等问题。同时，系统造价高，所需空间大，大量消耗水资源。三是采用磨内喷雾降温系统,通过对磨机内部的热平衡分析采用PLC变频控制自动确定喷水量^[4，5]。磨内喷雾系统是一种较为成熟的降温手段，基本工作原理非常简单，利用的就是水的蒸发吸热，将热量带走出磨机，实现降温的目的。对于雾化而言，雾化主要为了增加换热效率，增加水和物料的接触面积，水吸热以后以气态水的形式存在。既能解决磨内物料温度过高的情况，并且在此温度下水以气体形式存在，不会造成物料中水分超标。

目前，尽管喷雾降温系统能够有效的降低水泥磨内温度，但是也会带来一些潜在的隐患。比如，如果磨机停止转动水却没能停止会导致水泥在磨内凝结，造成非常严重的后果；喷水量控制不好，如果喷水量过多，会导致水蒸气出磨时温度过低，如果水蒸气温度低于60摄氏度，则水蒸气会液化，导致收尘器结露和管道堵塞。因此目前使用的喷雾降温装置多采用PLC自动控制系统，自动控制系统是否工作和工作时喷水量的多少。