在大型復合肥裝置中, 用50 ～60 ℃ 的K2SO4、NH4H2PO4 和填料按比例加入130～140℃尿素熔液,經(jīng)造粒塔旋轉(zhuǎn)噴頭小孔噴出, 在高塔中下落成粒。此前的剪切粉碎混合設備是采用燈籠架結(jié)構, 即電機通過燈籠架與剪切體相連, 在軸的下端設置滑動軸承, 因混合液介質(zhì)中的固體顆粒堅硬, 磨蝕速度快, 滑動軸承長則40 d, 短則10d 就損壞, 剪切體全部磨透, 整機被破壞。與此同時, 介質(zhì)顆粒的存在, 且黏度達2.5 ～4 Pa·s, 噴頭小孔經(jīng)常被堵塞, 必須頻繁更換旋轉(zhuǎn)噴頭, 影響生產(chǎn)效率。為了延長剪切機的壽命, 使尿素熔液順利通過噴頭小孔, 特研制了XJH 型高剪切粉碎混合機。

1 XJH 型高剪切粉碎混合機的工作原理
1) 設計成懸臂式結(jié)構, 取消了壽命短的滑動軸承, 延長了設備的壽命;

2) 含有固體顆粒的結(jié)晶物及雜物,通過剪切體靜止溢流孔時, 與旋轉(zhuǎn)的剪切輪貼隙旋配, 采用相對高速旋轉(zhuǎn), 機械式剪切、粉碎及混合的方法, 將大塊物料剪切或粉碎成微粒介質(zhì), 達到能順利通過旋轉(zhuǎn)噴頭進行造粒。同時, 利用剪切輪將機械能傳遞給介質(zhì), 以及利用進出口位差, 迫使介質(zhì)連續(xù)通過。
      
2 XJH 型高剪切粉碎混合機的結(jié)構和設計特點
     XJH 型高剪切粉碎混合機結(jié)構見圖1 所示。電動機1 將能量通過彈性聯(lián)軸器2 直接傳遞給高剪切粉碎混合機主軸4。主軸4采用剛性軸設計, 被雙支點滾動軸承支承的軸承架3 牢牢固定。軸承架3 上部支點由1 對推力角接觸軸承組成, 可承受兩個方向的軸向力及一部分徑向力; 軸承架3下部支點由短圓柱滾動軸承組成, 也承擔了主軸4的另一部分徑向力。主軸4下段安裝有剪切輪8,通過平鍵傳遞功率進行旋轉(zhuǎn), 此時剪切輪8 附近沒有滑動軸承, 處于懸臂狀態(tài)。由于軸設計成剛性軸, 運行平穩(wěn), 不存在滑動軸承磨損問題, 因而整機壽命周期長。軸承架3 下端面通過止口與剪切機接管6 配合連結(jié), 同時又與底板5 配合定位, 接管6又通過止口與剪切體7 配合螺栓連結(jié), 同時剪切體7 與剪切輪8 貼隙旋配, 它們一靜一動其徑向間隙控制在0.3 mm 之內(nèi), 迫使混合液通過剪切輪8下端進入( 見圖1 箭頭B) , 經(jīng)剪切、粉碎和混合后, 由剪切體7 中部剪切孔排出( 見圖1 箭頭C) ,從而使復合肥混合熔液在高塔造粒裝置連續(xù)運行。
               
XJH 型高剪切粉碎混合機的設計特點如下。
1) 高剪切粉碎混合機其剪切間隙為0.3 mm,處理后溶液中的固體顆粒小于噴頭小孔直徑。
2) 高剪切粉碎混合機主軸采用剛性、雙支點支撐, 懸臂式結(jié)構, 整機運行平穩(wěn), 振動烈度4.5,符合GB / T5656的規(guī)定。
3) 高剪切粉碎混合機整機組裝好后固定于底板5 上, 減少了配合止口, 增加了裝配精度, 因此, 同心度好, 又便于安裝拆卸。
4) 高剪切粉碎混合機啟動、停機都方便, 只要對電動機下命令即可, 自動化程度高。
5) 高剪切粉碎混合機剪切體、剪切輪采用耐腐蝕、耐磨性能極佳的高鎳鉻合金材料制造, 主軸、接管等與介質(zhì)接觸零件全部采用不銹鋼材料制造, 整機使用壽命周期長。
6) 高剪切粉碎混合機電機轉(zhuǎn)速1 450 r /min,剪切輪上有4 ～6 片剪切葉片, 當直徑為225 mm時, 其線速度可達16 m/ s 以上。剪切體上有22 個剪切孔, 因此, 主軸每轉(zhuǎn)1 圈可對混合液剪切88次( 22 次/ 個×4 個) , 每分鐘可剪切127 600 次( 88 次/ 轉(zhuǎn)×1 450 r /min) , 可見剪切的頻率非常高, 這是剪切效果好的原因。同理, 采用6 葉片輪后, 剪切頻率為191 400 次/min, 效果更好。
7) 高剪切粉碎混合機可對混合液流向進行控制; 機體入口總面積0.0398 m2; 機體排出口總面積0.0292 m2 ; 循環(huán)回流環(huán)形面積0.0071 m2。由以上數(shù)據(jù)可知, 混合液入口面積是出口面積的1.4 倍,說明有充足的進入量; 而循環(huán)回流面積是排出口面積的1 / 4, 有部分混合液重新進行剪切、粉碎, 既保證流量的輸出, 又保證混合液得到了充分剪切和粉碎。又因裝置整機出口直徑為100 mm, 其面積為0.00785 m2, 是剪切體22 槽孔面積的1 /

4, 介質(zhì)獲得動能后, 運動速度加快, 盡管出口面積小, 但卻保證了進出口介質(zhì)的流量一致, 所以22 槽孔和直徑100 mm出口參數(shù)的設計是正確的。

3 XJH 型高剪切粉碎混合機的應用效果
     XJH 型高剪切粉碎混合機已成功地應用于20萬t / a 復合肥生產(chǎn)裝置。其比燈籠架結(jié)構的設備有明顯改進, 同時解決了下列問題。
1) 物料即進即出, 混合速度特別快, 解決了復合肥混合速度慢的問題。
2) 利用懸臂式結(jié)構, 解決了滑動軸承壽命短的問題, 使高塔造粒噴頭裝置連續(xù)運行周期延長4 倍,XJH型高剪切粉碎混合機設備壽命達7 個月以上。
3) 由于剪切輪的旋轉(zhuǎn), 將機械能傳遞給介質(zhì)并轉(zhuǎn)化為動能, 確保足夠的物料輸出。當剪切輪磨損后還可反向旋轉(zhuǎn), 等于又更換了1 個新的剪切輪, 壽命又延長了1 倍。
4) 在檢修與更換零件時, 利用進出口位置的高度壓差H, 介質(zhì)仍可從出料口溢出進入造粒塔, 解決了檢修不停車, 仍可連續(xù)生產(chǎn)的問題。介質(zhì)流向進出口見圖1。
5) XJH 型高剪切粉碎混合機的應用, 提高了生產(chǎn)效率, 降低了生產(chǎn)成本, 經(jīng)濟效益明顯。

參考文獻
[ 1] 史丹利化肥有限公司. 高塔熔體造粒尿基復合肥生產(chǎn)情況[ C]//中國磷肥工業(yè)協(xié)會, 中國硫酸工業(yè)協(xié)會.