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随着国家节能减排政策的实施，高能耗的水泥粉磨设备成为节能改造的重点对象。立磨是广泛应用于水泥行业的粉磨设备，立磨选粉机又是立磨系统的一个重要组成部分。为提高立磨选粉机的分级性能和改善其节能效果，本文采用数值模拟的方法，对立磨选粉机内部的分级流场进行了研究和分析，通过对各种节能改造工况下的流场特性进行对比研究，为立磨系统的节能改造提供了强有力的技术支持。首先，在分析当前国内外涡轮选粉机数值模拟现状的前提下，介绍了立磨与立磨选粉机的结构和工作原理，阐述了入磨物料特性、入磨风量、喂料浓度、选粉浓度、转笼转速等工艺参数对选粉机分级效率的影响规律，明确了分级粒径、功率、产量的计算方法；通过分析各种网格划分方法、湍流模型、离散格式、压力插补格式、压力速度耦合格式、离散相模型的优缺点，探索出了一条适用于立磨选粉机分级流场的数值模拟方法。其次，以立磨选粉机分级结构和涡流分级原理为基础，对立磨选粉机进行了整机三维数值模拟，分析了立磨选粉机的气相压力场、速度场、湍流结构等流场特性，并进行了气固两相流场的耦合计算；基于此，对颗粒轨迹进行了模拟跟踪，得出了立磨选粉机的分级效率；最后，研究了转笼转速和系统风量对分级室流场的影响规律，得到了立磨选粉机的最佳参数匹配。同时，研究了立磨选粉机导流圈、分级环间距、转子叶片形状、叶片数目等参数对选粉机分级性能的影响；通过对比分析不同参数下的速度场、压力场、颗粒运动轨迹和分级效率等数据，确定了立磨选粉机的最佳改造方案；同时对选粉机改造前后的能耗情况进行了数值模拟，对比分析了改造前后的转笼电机功率，验证了节能改造方案的可行性。最后，参照数值模拟的结果，在借鉴相关选粉机结构的基础上，设计出了SMG5500立磨选粉机，并在设备安装调试期间进行了实验研究，对其分级性能进行了分析，验证了数值模拟结果的正确性。实验结果表明：经SMG5500立磨选粉机改造后的立磨系统，在保证产品质量80μm筛余小于15%的前提下，其产量可提升12%以上，同时其单位能耗可降低11%。