涡流空气分级机的设计理论概述

众所周知，涡流空气分级机被广泛的应用于粉煤灰分选过程中，但涡流空气分级机的工作特点是对于较细的分级粒度要求与分级效率、分级精度、大处理量之间的矛盾，以及能耗高和部件磨损严重等问题仍有待完善。国内专家根据与分级相关的粉煤灰物化特性，以气-固两相流理论为基础，研究颗粒的分级原理，提出 SLK 分级原理，通过气-固两相流数值模拟分析，结合实践经验进行 SLK分级机结构设计，并进行模型机实验和工业应用实例分析研究。

根据粉煤灰利用及其相关的物化特性，以气体-固体颗粒两相流作为研究理论基础，提出了集强制涡流分级、迅速分级、惯性预分级、气流密封、颗粒的气流预分散原理于一体的 SLK 分级原理和技术。通过对强制涡流分级原理改进，保证该设备较高的分级效率和精度并且有效地降低能耗；迅速分级以减少颗粒在分级区域内的滞留时间，从而减少团聚，减少颗粒反混，提高分级效率和精度，同时减少分级区速度梯度，分级构件的磨损小；惯性预分级可预分离部分粗颗粒，提高分级机的处理量；气流密封高速旋转叶片产生的高压气流进行密封，提高分级精度；气流预分散对物料进行预分散，有利于后续的分级，同时分离部分硬杂物，避免分级机构件损坏。

通过两相流数值模拟技术对SLK分级结构进行分析，结果表明：内、外侧倾角均为30°的"Z"形转子叶片能有效消除强制涡流区易产生的惯性反旋涡现象，分级流场更加均匀和稳定；"L"形导流叶片使进入分级区的气流速度与转子边缘速度相当，实现迅速分级，同时缩小分级区气流速度差，减少叶片磨损；安装倾角为 55°的"L"形导流叶片，使含料气体路径发生偏转，实现惯性分级；后倾角为60°的密封叶片、密封环低于叶片 15～20mm 的气流密封结构能有效阻止粗颗粒穿过；气流预分散系统是采用凹形空腔物料分散锥和粗粉流化清洗装置，可实现颗粒的分散和预分离硬杂物。

国内专家以分级理论分析和数值模拟结果为指导，并结合实践经验进行SLK分级机结构设计，包括"L"形导流叶片、"Z"形转子叶片、分级室结构、分级区环流空间结构、气流密封结构、悬浮式气流预分散系统、粗粉流化清洗装置。