一種新型粉煤灰計量控制系統(tǒng)研究及應用

郭 劍

（合肥水泥研究設計院，合肥固泰自動化有限公司，合肥 230009）

一種新型粉煤灰計量控制系統(tǒng)研究及應用

郭 劍

（合肥水泥研究設計院，合肥固泰自動化有限公司，合肥 230009）

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

粉煤灰 易流性 定量喂料 多層喂料機 輪輻轉子秤 雙閉環(huán)控制

1. 前言

粉煤灰是容量只有0.5t/m3、水分＜1%的極細粉末，因而具有極易流動的特性。在水泥生產(chǎn)過程中，對粉煤灰的計量與配比控制具有一定的難度，對粉煤灰的準確穩(wěn)定計量是保證水泥產(chǎn)品質量的關鍵因素。

2 粉煤灰計量的特性及工藝特點

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，加之料倉儲庫容較大，表現(xiàn)為過程倉儲時間較長，一般來說其流動性能較差，在實際中經(jīng)常采用庫側充氣破拱和庫底充氣助卸結合的方式，來保證倉內(nèi)物料的順利卸料。一般在存儲倉后面增加一個穩(wěn)料倉作為系統(tǒng)的一個過渡環(huán)節(jié)。然而，干燥或伴有氣體的粉煤灰的流動性極強，所以過程倉內(nèi)粉體物料存儲的多少、充氣量的大小和氣流的速度對其的流動性影響都是非常大，在一些氣源變化頻繁的場合，有些傳統(tǒng)的計量控制設備通常會產(chǎn)生波動，嚴重時會出現(xiàn)振蕩以至于無法工作，這就相應對定量喂料系統(tǒng)提出了較高的要求。

3 常見的粉狀物料喂料系統(tǒng)的工藝特點

3.1 穩(wěn)料倉+助卸系統(tǒng)+給料螺旋+計量螺旋

該系統(tǒng)采用的是螺旋定量給料機（絞刀秤），主要由給料螺旋和計量螺旋、控制儀表三部分組成。其計量原理是檢測計量螺旋的整體重量，再去掉螺旋輸送機自身重量，得到螺旋輸送機內(nèi)粉體物料的重量。由于計量螺旋的皮重遠遠大于計量螺旋內(nèi)物料的重量，再加上螺旋輸送機的加工精度達不到作為計量裝置的靜、動平衡要求，決定了螺旋定量給料機的計量精度是非常低的，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內(nèi)填充料的不同，其轉速與喂料量不是成線性關系，造成喂料量忽大忽小，影響水泥配比，最終影響產(chǎn)品的質量，損害了企業(yè)的信譽和經(jīng)濟效益。從多年使用的情況來看，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+助卸系統(tǒng)+流量閥+空氣輸送斜槽+環(huán)狀天平秤

該系統(tǒng)也存在以下問題：庫底充氣系統(tǒng)很難控制，粉煤灰的流態(tài)性能取決于過程儲料倉倉壓和倉底助卸氣壓，特別是倉底助卸氣壓的大小對入窯生料的流態(tài)性能影響，很難對物料的流態(tài)性能進行量化測定，加上庫底分料箱很小，系統(tǒng)的料流很難控制，導致流量閥無法實現(xiàn)預給料；流量閥門的開度與通過閥門生料流量的大小是非線性關系，直接影響該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，間接影響系統(tǒng)的動態(tài)性能指標；流量測量環(huán)節(jié)（計量秤）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（通過布風斜槽和導向斜槽來聯(lián)結）使該系統(tǒng)在偏差調(diào)節(jié)上會出現(xiàn)一定的滯后現(xiàn)象。

4 新工藝方案及計量原理

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

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

4.2 新工藝方案的特點

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

（2）采用雙環(huán)前饋控制，預給料機調(diào)節(jié)+計量秤本體前饋調(diào)節(jié)，第一環(huán)設置預給料裝置（多層粉體喂料機），把料流控制在一定范圍內(nèi)，第二環(huán)前饋控制實現(xiàn)精確定量給料，所以計量精度高。

（3）環(huán)噴助流技術：消除倉內(nèi)的粉煤灰靜態(tài)拱。采用先進的負壓抽吸噴吹技術的氣力助流裝置，以壓縮空氣(空氣壓力約6個大氣壓)為動力，射流氣槍噴射，使料拱塌落。再將粉煤灰倉內(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）由于粉煤灰倉和喂料機的接口為B500，不存在粉煤灰在接口處掛壁，結料。由于喂料機內(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）遠程診斷功能：即時提供技術支持。為設備配置遠程診斷功能，為現(xiàn)場進行監(jiān)控和診斷，及時提供技術支持。

5 應用實例

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（過程倉）+助卸系統(tǒng)（破拱器）+多層粉體喂料機+PWF輪輻轉子秤組成的系統(tǒng)，從近3年的使用來看，產(chǎn)品各項指標達到并超過了設計要求。對窯況的穩(wěn)定運行起到了重要作用。

6 結論

經(jīng)過兩年多的帶料運行表明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定、計量準確、調(diào)節(jié)范圍寬、可靠性高，完全達到了對粉體物料計量的預期要求，能滿足實際生產(chǎn)要求，對保證水泥產(chǎn)品質量的起到關鍵因素。不僅應用于粉煤灰的計量，還可廣泛應用于入窯生料、礦渣粉等易流性粉體物料的定量搭配。

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1007-6344（2015）10-0016-01