在现代工业生产中,粉状硫磺作为基础材料具有着重要地位,然而硫磺由于导电性能极差,使其粉碎过程中具有较高的爆炸危险性。为了解决硫磺的易爆问题,本文提出一种使用惰性气体保护的冲击磨粉碎方式对硫磺进行制备,并结合工业试验、数值模拟和实验室实验三种方式,对整个系统进行了研究,为以后硫磺粉的规模性制备提供了依据。通过对硫磺粉闭式氮气保护分级式冲击磨系统设备进行选型设计,然后搭建了工业系统并开展了运行调试和工业试验,对系统运行存在问题进行了理论分析。采用数值模拟对闭式系统内部流场规律进行了研究;为解决除尘器出口粉尘浓度大问题,搭建了二次净化实验室平台,设计新型除尘器对含尘气流进行二次过滤,探究气体二次净化提高表冷器工作性能的可行性。整个系统前期准备包括氧含量分析仪的预热以及系统氧含量的降低,此过程大概需要45 min;在设备正常运行期间,除尘器压差为1.4 kPa,出口压力为-1.0 kPa左右,主机压差稳定在1.45 kPa左右;系统氧含量及压力由2个补气阀和2个排气阀控制,系统稳定运行时氧含量在2%左右;通过调节分级轮转速得出的试验结果显示:当分级机转速为450 r/min,可满足技术要求。系统在此操作参数下,可获得d₉₀为72.17μm的硫磺粉成品,产量为1175 kg/h,耗电量为43.079 kW·h/t。经过试验可知,该闭式系统可以安全稳定的制备200目橡胶用硫磺粉。在工业生产中,系统负压部分压力较高,会导致更多的氮气消耗来维持氧含量,通过提高系统压力分布均匀性,可有效解决这个问题。以工业实验运行参数为基础,借助CFD数值模拟,探究系统的压力分布规律。结果表明:当系统的进口压力为7.5 kPa,出口压力-1.44 kPa时,系统流量为5153 m3/h,滤袋的过滤风速为1.14 m/min,除尘器压差1.4 kPa,除尘器出口压力-0.264 kPa,为最优压力分布,此时负压部位压力较小,节约氮气消耗并能保证系统运行稳定。另外,工业生产时,系统中表冷器内部有硫磺粉尘附着,会导致表冷器工作效率的降低。此问题可通过在原有的除尘器中加装滤筒以二次过滤的方法进行解决。根据系统风量选取单个过滤面积为23.5 m3的滤筒,加装三个,并进行实验得出该滤筒阻力以及过滤效率随过滤风速的变化规律。结果表明:滤筒过滤风速为1.3 m/min时,系统运行阻力为0.4kPa;同时也测得当进口气固浓度为100 g/m3时,运行阻力需35 min到达1 kPa,根据一般袋式除尘器过滤效率99.9%以上,计算得滤袋出口粉尘浓度为16±2mg/m3,推算出当进口气固浓度为16 mg/m3时,需要6天时间达到1 kPa阻力,按照每天8小时工作制,则需要18天对滤筒进行一次清灰。