流量計在水泥廠煤粉計量的選型方案討論

煤粉制備車間是水泥廠生產(chǎn)系統(tǒng)極其重要的組成部分，其中的煤粉計量系統(tǒng)是重中之重。上海上儀股份公司結(jié)合工程設(shè)計及用戶使用體驗，對當(dāng)前水泥廠煤粉計量系統(tǒng)普遍采用的雙管螺旋喂料機(jī)和固體流量計系統(tǒng)、科氏力計量秤系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子秤計量系統(tǒng)三種計量方式的工藝性能進(jìn)行了綜合比較，并據(jù)此提出了選擇建議，以供同行或相關(guān)行業(yè)在設(shè)備選用時參考。煤粉計量系統(tǒng)是水泥廠一個極其重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，計量系統(tǒng)的穩(wěn)定、連續(xù)、準(zhǔn)確是穩(wěn)定回轉(zhuǎn)窯的熱工制度、降低煤耗、提高熟料質(zhì)量和保證設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素。如果控制不好，生產(chǎn)中很容易發(fā)生跑煤或斷煤現(xiàn)象，輕者對熟料質(zhì)量和產(chǎn)量造成影響，重者會影響生產(chǎn)安全，甚至停窯檢修。因此，水泥廠選擇合適的計量設(shè)備至關(guān)重要。

1 煤粉計量系統(tǒng)的三種方式

1.1 雙管螺旋喂料機(jī)和固體流量計系統(tǒng)

該系統(tǒng)是由雙管螺旋喂料機(jī)與固體流量計組成。雙管螺旋輸送機(jī)是由兩個單管螺旋組成、一臺電機(jī)驅(qū)動，由旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而達(dá)到輸送的目的。與單管螺旋相比，雙管螺旋的輸送能力大、給料的穩(wěn)定性強(qiáng)。固體流量計又名沖板流量計，是一種連續(xù)稱量的給料設(shè)備，適用于連續(xù)均勻物料的計量。本系統(tǒng)中，煤粉倉內(nèi)的煤粉由雙管螺旋喂料機(jī)輸送至沖板流量計進(jìn)行計量，雙管螺旋喂料機(jī)采用變頻調(diào)速控制，不僅能穩(wěn)定流量，還可以通過沖板流量計反饋的信號調(diào)節(jié)喂料量，控制給料能力。在這兩個設(shè)備組成的系統(tǒng)中，雙管螺旋喂料機(jī)負(fù)責(zé)給料、輸送煤粉，沖板流量計負(fù)責(zé)計量。但實際生產(chǎn)中由于煤粉的流動性很強(qiáng)，雙管螺旋喂料機(jī)的輸送量時大時小，經(jīng)常發(fā)生沖料現(xiàn)象，系統(tǒng)的計量十分不穩(wěn)定，給窯的操作帶來非常不利的影響，嚴(yán)重時造成噴煤管因煤粉量過大而熄火。為了避免沖料，不少廠家傾斜安裝雙管螺旋喂料機(jī)，這樣雖然減少了沖料現(xiàn)象的發(fā)生，但卻影響了計量的精確性，造成計量精度很低。因此，該系統(tǒng)除一些老廠還在使用外，新建水泥廠已基本不再使用這種計量方式，一些老水泥廠甚至將其拆除進(jìn)行技術(shù)改造，安裝其它計量精度高的設(shè)備。

1.2 科氏力計量秤系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由穩(wěn)流給料機(jī)和科氏力粉體流量計組成。穩(wěn)流給料機(jī)是一種容積式給料設(shè)備，它本身的倉式結(jié)構(gòu)能夠消除煤粉倉內(nèi)料位高低變化時對其給料的影響，其內(nèi)部設(shè)有水平回轉(zhuǎn)分格輪，分格輪每轉(zhuǎn)一周就能輸送相同容積的物料?？剖狭Ψ垠w流量計又名科里奧利秤，簡稱科氏力秤。它是以物體作相對運(yùn)動為條件、應(yīng)用科里奧利力學(xué)方面的原理來計量粉體物料的質(zhì)量流量。本系統(tǒng)中，穩(wěn)流給料機(jī)安裝在煤粉倉的下方，采用變頻調(diào)速控制，轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)，因此，可以根據(jù)系統(tǒng)要求調(diào)節(jié)煤粉的給料量，在穩(wěn)定料流的同時，也實現(xiàn)定量給料的目的。煤粉從穩(wěn)流給料機(jī)卸出后，進(jìn)入科氏力粉體流量計進(jìn)行計量，控制裝置根據(jù)科氏力秤瞬時流量測定值與設(shè)定值比較，將結(jié)果進(jìn)行反饋，調(diào)節(jié)穩(wěn)流給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，使瞬時值始終跟蹤設(shè)計值，從而使系統(tǒng)的實際流量與設(shè)定流量保持一致，以此來對喂煤量進(jìn)行計量與控制，實現(xiàn)系統(tǒng)的準(zhǔn)確計量。該系統(tǒng)中，穩(wěn)流給料機(jī)負(fù)責(zé)給料，科氏力秤負(fù)責(zé)計量，分工模式與螺旋喂料機(jī)和固體流量計組成的計量系統(tǒng)類似，但計量精度要高很多。以科氏力秤計量煤粉，具有計量準(zhǔn)確、容易控制、性價比高的特點，已在許多水泥廠得到廣泛應(yīng)用，使用效果良好。

1.3 轉(zhuǎn)子秤計量系統(tǒng)

該系統(tǒng)是專為喂煤設(shè)計的一種稱量設(shè)備，此設(shè)備集稱量、計量和煤粉輸送等功能于一身，不需額外配置煤粉輸送泵，直接采用氣力輸送方式，如圖3 所示。轉(zhuǎn)子喂料秤直接布置在煤粉倉下，不需要其它給料設(shè)備，僅需要在煤粉倉下料口至轉(zhuǎn)子秤進(jìn)料口設(shè)置一段喂料溜子即可。轉(zhuǎn)子喂料秤采用的是重力操作水平轉(zhuǎn)子的操作原理，電機(jī)采用變頻調(diào)速，煤粉從倉內(nèi)卸到轉(zhuǎn)子后，被帶入稱重區(qū)，經(jīng)過轉(zhuǎn)子秤稱重區(qū)計量，得到的實測值（實際下料量）反饋到控制器與給定值進(jìn)行比較，如反饋值偏低，則轉(zhuǎn)子秤轉(zhuǎn)速增加，反之則降低。煤粉經(jīng)計量后直接進(jìn)入氣力輸送管路，非常終由羅茨風(fēng)機(jī)提供的輸送空氣輸送至用煤點，這一過程全部在一個結(jié)構(gòu)簡單的封閉式喂料機(jī)內(nèi)完成。此系統(tǒng)喂煤均勻，密封性好，能防止發(fā)生沖煤現(xiàn)象，而且計量裝置靈敏度很高，抗干擾性很強(qiáng)，不但能檢測小流量時信號的變化，還不易受外界信號的干擾，短期精度和長期精度都較高，長期穩(wěn)定性好。此外，該系統(tǒng)自動化程度高，能夠適應(yīng)現(xiàn)代化大中型水泥廠的自動控制要求，尤其是計量控制范圍寬，既能滿足剛開始調(diào)試時用煤量較少的要求，又能滿足正常生產(chǎn)和超產(chǎn)時用煤量較大時的需要，可方便地大范圍改變喂煤量，而不降低計量精度。

轉(zhuǎn)子秤計量系統(tǒng)非常早由德國 PFISTER 公司生產(chǎn)研制，計量煤粉時，單臺喂料能力非常大能達(dá)到40t/h，能滿足各種規(guī)模的水泥廠需要。由于設(shè)備成本價格昂貴，起初僅一些有實力的水泥企業(yè)使用，后來 PFISTER 公司在國內(nèi)成立了制造公司，再加上目前國內(nèi)也有不少公司掌握了核心技術(shù)，也能夠生產(chǎn)制造，在極大程度上降低了采購成本。由于此設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計精巧、運(yùn)行穩(wěn)定、容易控制、計量精度高，越來越受到廣大水泥廠用戶的青睞，是當(dāng)前煤粉計量系統(tǒng)的主要選擇方式。

2 三種計量系統(tǒng)的對比

中可以看出，固體流量計和科氏力秤計量系統(tǒng)的輸送方式都需要煤粉輸送泵 + 羅茨風(fēng)機(jī)為動力，輸送泵一般采用螺旋泵，煤粉通過螺旋葉片輸送，再通過羅茨風(fēng)機(jī)供風(fēng)將煤粉吹走。根據(jù)現(xiàn)場使用情況看，輸送泵經(jīng)常出現(xiàn)故障，堵料和漏風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重，造成系統(tǒng)停機(jī)。而轉(zhuǎn)子秤系統(tǒng)僅需要羅茨風(fēng)機(jī)為動力就能完成輸送任務(wù)，因此，轉(zhuǎn)子秤系統(tǒng)的工藝流程要簡單得多，此外，轉(zhuǎn)子秤工藝流程簡單還體現(xiàn)在計量系統(tǒng)本身。轉(zhuǎn)子秤自身具備給料和計量功能，而固體流量計和科氏力秤分別需要配置雙管螺旋喂料機(jī)、穩(wěn)流給料機(jī)才能完成計量功能。因此，轉(zhuǎn)子秤雖然前期設(shè)備投資要高一些，但是系統(tǒng)設(shè)備少了，維護(hù)檢修量也少，后期維護(hù)成本大大降低，轉(zhuǎn)子秤超高的計量精度和運(yùn)行的穩(wěn)定性是其它計量設(shè)備所達(dá)不到的。據(jù)某水泥廠用戶反饋，轉(zhuǎn)子秤設(shè)備投資雖然高，但與其它設(shè)備相比，計量精度高和運(yùn)行穩(wěn)定能節(jié)約用煤用電，減少生產(chǎn)損失，短時間內(nèi)就能收回設(shè)備投資。綜合比較，轉(zhuǎn)子秤計量系統(tǒng)占據(jù)絕對優(yōu)勢。

3 結(jié)語

顯而易見，轉(zhuǎn)子秤計量系統(tǒng)的優(yōu)勢明顯，雖然前期設(shè)備投入較高，但轉(zhuǎn)子秤系統(tǒng)在煤粉輸送方面不需要設(shè)置專門的煤粉輸送泵，簡化了工藝流程，并且其可靠的喂料及即時可調(diào)的喂料速度，在穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量方面給用戶以很高的投資回報，從而降低熱耗和電耗，使其在新建的水泥廠中已作為首選；科氏力秤雖然在穩(wěn)定性方面比轉(zhuǎn)子秤略遜一疇，但整體性能還可以，對于老廠改造或資金有限的用戶來說，也不失為一種不錯的選擇；雙管螺旋和固體流量計組成的計量系統(tǒng)，由于其計量精度和穩(wěn)定性達(dá)不到要求，已逐漸被淘汰，在新建水泥廠中已無立足之地。綜上所述，上海上儀股份公司在水泥廠煤粉計量設(shè)備選擇方面，建議優(yōu)先選擇轉(zhuǎn)子秤計量系統(tǒng)。