郭 劍

（合肥水泥研究設(shè)計(jì)院，合肥固泰自動(dòng)化有限公司，合肥 230009）

一種新型粉煤灰計(jì)量控制系統(tǒng)研究及應(yīng)用

郭 劍

（合肥水泥研究設(shè)計(jì)院，合肥固泰自動(dòng)化有限公司，合肥 230009）

粉煤灰的計(jì)量和定量給料一直是水泥生產(chǎn)企業(yè)很難解決的問(wèn)題，針對(duì)粉煤灰物料的特性，分析對(duì)比了常見(jiàn)工藝方案及存在的問(wèn)題，提出一種新型粉煤灰計(jì)量設(shè)備，并成功應(yīng)用與粉煤灰計(jì)量與定量給料。

粉煤灰 易流性 定量喂料 多層喂料機(jī) 輪輻轉(zhuǎn)子秤 雙閉環(huán)控制

1. 前言

粉煤灰是容量只有0.5t/m3、水分＜1%的極細(xì)粉末，因而具有極易流動(dòng)的特性。在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)粉煤灰的計(jì)量與配比控制具有一定的難度，對(duì)粉煤灰的準(zhǔn)確穩(wěn)定計(jì)量是保證水泥產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

2 粉煤灰計(jì)量的特性及工藝特點(diǎn)

粉煤灰在常態(tài)下帶有一定的附著性，如果水份大的話附著力更強(qiáng)，加之料倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)容較大，表現(xiàn)為過(guò)程倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間較長(zhǎng)，一般來(lái)說(shuō)其流動(dòng)性能較差，在實(shí)際中經(jīng)常采用庫(kù)側(cè)充氣破拱和庫(kù)底充氣助卸結(jié)合的方式，來(lái)保證倉(cāng)內(nèi)物料的順利卸料。一般在存儲(chǔ)倉(cāng)后面增加一個(gè)穩(wěn)料倉(cāng)作為系統(tǒng)的一個(gè)過(guò)渡環(huán)節(jié)。然而，干燥或伴有氣體的粉煤灰的流動(dòng)性極強(qiáng)，所以過(guò)程倉(cāng)內(nèi)粉體物料存儲(chǔ)的多少、充氣量的大小和氣流的速度對(duì)其的流動(dòng)性影響都是非常大，在一些氣源變化頻繁的場(chǎng)合，有些傳統(tǒng)的計(jì)量控制設(shè)備通常會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)振蕩以至于無(wú)法工作，這就相應(yīng)對(duì)定量喂料系統(tǒng)提出了較高的要求。

3 常見(jiàn)的粉狀物料喂料系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)

3.1 穩(wěn)料倉(cāng)+助卸系統(tǒng)+給料螺旋+計(jì)量螺旋

該系統(tǒng)采用的是螺旋定量給料機(jī)（絞刀秤），主要由給料螺旋和計(jì)量螺旋、控制儀表三部分組成。其計(jì)量原理是檢測(cè)計(jì)量螺旋的整體重量，再去掉螺旋輸送機(jī)自身重量，得到螺旋輸送機(jī)內(nèi)粉體物料的重量。由于計(jì)量螺旋的皮重遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于計(jì)量螺旋內(nèi)物料的重量，再加上螺旋輸送機(jī)的加工精度達(dá)不到作為計(jì)量裝置的靜、動(dòng)平衡要求，決定了螺旋定量給料機(jī)的計(jì)量精度是非常低的，在給料螺旋鎖料效果較好的，不出現(xiàn)沖料的情況下，其精度只能保證在5～7%左右。由于粉體物料在螺旋輸送機(jī)內(nèi)填充料的不同，其轉(zhuǎn)速與喂料量不是成線性關(guān)系，造成喂料量忽大忽小，影響水泥配比，最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量，損害了企業(yè)的信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益。從多年使用的情況來(lái)看，現(xiàn)已屬于淘汰的產(chǎn)品，尤其不能用于水泥成品的配比。

3.2 穩(wěn)料倉(cāng)+助卸系統(tǒng)+流量閥+空氣輸送斜槽+環(huán)狀天平秤

該系統(tǒng)也存在以下問(wèn)題：庫(kù)底充氣系統(tǒng)很難控制，粉煤灰的流態(tài)性能取決于過(guò)程儲(chǔ)料倉(cāng)倉(cāng)壓和倉(cāng)底助卸氣壓，特別是倉(cāng)底助卸氣壓的大小對(duì)入窯生料的流態(tài)性能影響，很難對(duì)物料的流態(tài)性能進(jìn)行量化測(cè)定，加上庫(kù)底分料箱很小，系統(tǒng)的料流很難控制，導(dǎo)致流量閥無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)給料；流量閥門(mén)的開(kāi)度與通過(guò)閥門(mén)生料流量的大小是非線性關(guān)系，直接影響該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，間接影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)；流量測(cè)量環(huán)節(jié)（計(jì)量秤）和流量調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)（流量調(diào)節(jié)閥）在物理空間的分離（通過(guò)布風(fēng)斜槽和導(dǎo)向斜槽來(lái)聯(lián)結(jié)）使該系統(tǒng)在偏差調(diào)節(jié)上會(huì)出現(xiàn)一定的滯后現(xiàn)象。

4 新工藝方案及計(jì)量原理

4.1 穩(wěn)料倉(cāng)+助卸系統(tǒng)+MPF多層粉體喂料機(jī)+PWF輪輻轉(zhuǎn)子計(jì)量裝置

新工藝采用穩(wěn)料倉(cāng)+助卸系統(tǒng)+MPF多層粉體喂料機(jī)+PWF輪輻轉(zhuǎn)子計(jì)量裝置，同時(shí)在粉煤灰倉(cāng)上加入負(fù)壓抽吸噴吹技術(shù)的氣力助流裝置。計(jì)量系統(tǒng)將任何時(shí)刻通過(guò)輪輻轉(zhuǎn)子稱重區(qū)的粉體重量都由稱重裝置計(jì)量下來(lái)，粉體重量及其所在的位置都儲(chǔ)存在控制系統(tǒng)內(nèi)，也就是說(shuō)，在物料卸出之前即已知道轉(zhuǎn)子各部位的荷重情況。為了使預(yù)先確定的設(shè)定值和儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器內(nèi)的物料量相適應(yīng)，在卸料點(diǎn)處要求的轉(zhuǎn)子角速度已預(yù)先計(jì)算出來(lái)，并由轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)完成，通過(guò)這種前饋控制原理，輪輻轉(zhuǎn)子定量喂料裝置可對(duì)任何波動(dòng)給予校正并給出短期高精確度。

4.2 新工藝方案的特點(diǎn)

（1）多層粉體喂料機(jī)將粉煤灰打散、疏松、均壓，然后喂入輪輻轉(zhuǎn)子計(jì)量裝置，PWF輪輻轉(zhuǎn)子計(jì)量裝置是直接測(cè)量轉(zhuǎn)子內(nèi)的物料質(zhì)量，計(jì)量精度不受氣流、物料特性的影響，計(jì)量精度高。

（2）采用雙環(huán)前饋控制，預(yù)給料機(jī)調(diào)節(jié)+計(jì)量秤本體前饋調(diào)節(jié)，第一環(huán)設(shè)置預(yù)給料裝置（多層粉體喂料機(jī)），把料流控制在一定范圍內(nèi)，第二環(huán)前饋控制實(shí)現(xiàn)精確定量給料，所以計(jì)量精度高。

（3）環(huán)噴助流技術(shù)：消除倉(cāng)內(nèi)的粉煤灰靜態(tài)拱。采用先進(jìn)的負(fù)壓抽吸噴吹技術(shù)的氣力助流裝置，以壓縮空氣(空氣壓力約6個(gè)大氣壓)為動(dòng)力，射流氣槍噴射，使料拱塌落。再將粉煤灰倉(cāng)內(nèi)的正壓氣體抽出，消除了起拱條件，保證下料流暢平穩(wěn)。

（4）由于粉煤灰倉(cāng)和喂料機(jī)的接口為B500，不存在粉煤灰在接口處掛壁，結(jié)料。由于喂料機(jī)內(nèi)有攪拌器，使物料充分流化，避免粘壁，消除物料死區(qū)有利于下料順暢。

（5）遠(yuǎn)程診斷功能：即時(shí)提供技術(shù)支持。為設(shè)備配置遠(yuǎn)程診斷功能，為現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控和診斷，及時(shí)提供技術(shù)支持。

5 應(yīng)用實(shí)例

大同某水泥有限公司現(xiàn)有一條2000t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線采用的穩(wěn)料倉(cāng)（過(guò)程倉(cāng)）+助卸系統(tǒng)（破拱器）+多層粉體喂料機(jī)+PWF輪輻轉(zhuǎn)子秤組成的系統(tǒng)，從近3年的使用來(lái)看，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到并超過(guò)了設(shè)計(jì)要求。對(duì)窯況的穩(wěn)定運(yùn)行起到了重要作用。

6 結(jié)論

經(jīng)過(guò)兩年多的帶料運(yùn)行表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、計(jì)量準(zhǔn)確、調(diào)節(jié)范圍寬、可靠性高，完全達(dá)到了對(duì)粉體物料計(jì)量的預(yù)期要求，能滿足實(shí)際生產(chǎn)要求，對(duì)保證水泥產(chǎn)品質(zhì)量的起到關(guān)鍵因素。不僅應(yīng)用于粉煤灰的計(jì)量，還可廣泛應(yīng)用于入窯生料、礦渣粉等易流性粉體物料的定量搭配。

[1]王建民.水泥生產(chǎn)自動(dòng)化的幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)[C].2012.9，第十四屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)——建材工業(yè)電子信息及儀控技術(shù)研討會(huì)論文與報(bào)告.

[2]雷士慶等.預(yù)分解窯入窯生料計(jì)量控制系統(tǒng)的探討.新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào).2009,（1）.

[3]侯貴斌等.水泥廠粉體物料計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].水泥，2006 （9）.

[4]孫秉禮等.入窯生料粉給料計(jì)量系統(tǒng)的選型[J].水泥，2007（1）.

[5]鹿建森等. 輪輻轉(zhuǎn)子式入窯生料計(jì)量與定量給料系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].中國(guó)水泥，2014（1）.

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1007-6344（2015）10-0016-01