Общее описание типовой установки ТОРНАДО как модели

Резонансно-вихревая установка ТОРНАДО – это газодинамический измельчитель, в котором реализовано каскадное адиабатно-резонансно-ударное измельчение при скоростях соударений, близких к порогу разрушения. Установка сконструирована таким образом, что любые частицы входного материала буквально разрываются при многократном пересечении зон перепада давления в вихрях и межвихревыми вакуумными нитями, на границе существования которых возникает сверхвысокий градиент (перепад) давлений (до сотен тысяч атмосфер). При попадании в зону такого перепада давлений происходит разрыв структур и кластеров материала, механизм которого можно сравнить с механизмом разрушения образца материала при определении его прочностных характеристик в механических испытательных установках на разрыв. То есть измельчение происходит не за счет силы трения и пр. механик, а условно «воздухом» и резонансами, что дает высочайшую производительность, скорость потоков сырья и эффективность с низкой себестоимостью и энергозатратами (нет трущихся частей).

Фото вихрей (четыре) и зон разряжения (темные) в камере «Торнадо»

Фото вихрей (четыре) и зон разряжения (темные) в камере «Торнадо»

В качестве энергоносителя (рабочей среды измельчителя) может использоваться:

 — воздух, подаваемый под давлением (компрессор, турбина)

 — какой-либо инертный газ, подаваемый под давлением, например аргон

 — пар высокого давления (перегретый пар)

 — энергетический газ, вырабатываемый свободнопоршневым двигателем носители в сверхкритическом состоянии (флюиды), например (СО2).

В резонансно-вихревом измельчителе применяется новая технология бесконтактного измельчения материалов, по которой процессы измельчения осуществляются благодаря воздушным смерчам, искусственно создаваемым в замкнутом объеме технологической камеры вихревого измельчителя.

Оборудование, созданное на основе технологии резонансно-вихревого измельчения, позволяет измельчать любой материал – от жидкостей, пшеничного зерна до алмаза. Эффект разрушения материалов любой твердости обусловлен созданием в вихревом измельчителе зон с градиентом давлений до сотен тысяч атмосфер, возникновением многокаскадного резонанса и соударением частиц. Эти явления аналогичны тем, которые возникают в воздушной среде смерчевого столба, создаваемого природой.

Второй (резонансный) механизм измельчения связан с генерацией в измельчителе волновых колебаний с диапазоном частот от звуковых до гиперзвуковых (100 МГц и выше). В столь широком спектре колебаний для частичек измельчаемого материала любого размера найдется частота, равная резонансной частоте частички. Этот механизм в состоянии произвести измельчение до супер мелких фракций, измеряемых в сотых и тысячных долях микрона (0,01-0,001 мкм).

Третий (ударный) механизм измельчения материала – взаимное соударение частиц. В резонансно-вихревых измельчителях соударение частиц вносит незначительный вклад в процесс разрушения материалов. В широко распространенных в настоящее время торсионных (струйных) мельницах (например, японского производства) этот механизм является основным, но уступает по эффективности и возможностям «Торнадо».

Сравнение со струйными мельницами

Струйные мельницы по принципу действия не являются аналогом газодинамических вихревых мельниц и имеют удельный расход электроэнергии порядка 20-70 кВт*ч/т измельченного сырья, что сопоставимо с аналогичным показателем (по данным изготовителя) мельницы Торнадо-30-75 кВт*ч/т при одинаковой тонине помола. Но необходимо учесть, что затраты  75 кВт/час установлены в справочниках от мощности компрессора Кейзер (Германия) производительностью 11-13 куб./минуту при давлении 9-11 бар (режимы). В действительности этой мощности хватает на 2 установки Торнадо с рабочей камерой 350 мм, так как действительное потребление составляет 6 куб м/мин на 1 камеру при давлении 6 бар. Таким образом, на установленную мощность данного компрессора могут одновременно работать 2 установки Торнадо или попеременно до 4 установок. Дополнительно ко всему — 75 кВт*ч — максимальный режим при нагнетании воздуха в ресиверы (в Праге их 2), что позволяет работать на экономичных режимах синхронно с дозатором, когда Компрессор работает только на подкачку ресиверов и затрачивает для этого только 15-25 кВт*ч. Производительность струйных мельниц составляет  от 50 кг/ч до 1,5 т/ч. Производительность газодинамической вихревой мельницы Торнадо составляет 100 кг/ч (алмазы) до   3 т/ч (биомассы) при рабочей камере 350 мм. Исключение по производительности составляют пароструйные мельницы, работающие по углю и цементу. Их производительность может составлять 10 т/ч и более, но для поставленных целей сверхтонкого сухого помола они не пригодны. Установки Торнадо масштабируемы, все данные в презентациях и на сайте приведены для типовой установки с рабочей камерой 350 мм, а при необходимости рабочая камера может быть увеличена до 750 мм или до 1000 мм, что резко ведет к увеличению потребления воздуха. Например, камера 750 мм требует 35-40 кубометров/мин, что должно определяться спецификой материала и потребностью. Во многих случаях дешевле одну установку Торнадо комплектовать 2-3-4 рабочими камерами под тип одного компрессора Кейзер и однородный материал, либо под цели (горные породы) изготавливать двух- трехкаскадные установки, где каждая камера с резонансами выполняет свои задачи.

Параметры

Если для торсионных (струйных) измельчителей характерно использование сжатого воздуха при давлениях 0.7-1.4 Мпа, то в вихревом измельчителе «Торнадо» аналогичный эффект достигается при 0.2-0.6 Мпа, что существенно снижает затраты и позволяет получать особо тонкие порошки, которые не могут быть получены другими методами.

Вследствие адиабатического расширения возникает снижение температуры рабочей среды в рабочей камере Торнадо, что позволяет не допускать локального разогрева и термодеструкции материала, который измельчается.

Камера измельчения Торнадо не содержит вращающихся и трущихся деталей, что значительно увеличивает срок ее службы, упрощает ее конструкцию, облегчает техобслуживание и очистку при смене входного материала для измельчения и позволяет избежать намола посторонних примесей в готовый продукт.

Конструктивные решения, примененные при создании оборудования, обеспечивают значительное сокращение затрат электроэнергии на производство порошков по сравнению с отдаленно схожими аналогами.

Установки «Торнадо» имеют различные модификации под различные виды или группы материалов, как и различную производительность и оснащаются АСУ и запасной рабочей камерой и комплектом резонаторов под различные цели.

Таблица 1. Характеристики и типовые установки «Торнадо» с раб. камерой 350 мм

tabl

*Примечание: Расчеты производительности даны исходя из параметров воздушного компрессора фирмы Кейзер (Германия): 9-12 м куб./мин, 9 атмосфер, класс воздуха 2/2, точка росы — 40°С. При потребности большей производительности, необходим индивидуальный проект установки, исходя из технического задания. С вопросами по проектированию обращаться в технический отдел компании TORtec ltd.: info@tornado.co.com

tabl_03

huliy