一種新型粉煤灰計量控制系統研究及應用

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企業很難解決的問題，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，對粉煤灰的準確穩定計量是保證水泥產品質量的關鍵因素。

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，來保證倉內物料的順利卸料。一般在存儲倉后面增加一個穩料倉作為系統的一個過渡環節。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，有些傳統的計量控制設備通常會產生波動，嚴重時會出現振蕩以至于無法工作，這就相應對定量喂料系統提出了較高的要求。

3 常見的粉狀物料喂料系統的工藝特點

3.1 穩料倉+助卸系統+給料螺旋+計量螺旋

該系統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，最終影響產品的質量，損害了企業的信譽和經濟效益。從多年使用的情況來看，現已屬于淘汰的產品，尤其不能用于水泥成品的配比。

3.2 穩料倉+助卸系統+流量閥+空氣輸送斜槽+環狀天平秤

該系統也存在以下問題：庫底充氣系統很難控制，粉煤灰的流態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性能影響，很難對物料的流態性能進行量化測定，加上庫底分料箱很小，系統的料流很難控制，導致流量閥無法實現預給料；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，直接影響該系統的穩態性能，間接影響系統的動態性能指標；流量測量環節（計量秤）和流量調節環節（流量調節閥）在物理空間的分離（通過布風斜槽和導向斜槽來聯結）使該系統在偏差調節上會出現一定的滯后現象。

4 新工藝方案及計量原理

4.1 穩料倉+助卸系統+MPF多層粉體喂料機+PWF輪輻轉子計量裝置

新工藝采用穩料倉+助卸系統+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。計量系統將任何時刻通過輪輻轉子稱重區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內，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）采用雙環前饋控制，預給料機調節+計量秤本體前饋調節，第一環設置預給料裝置（多層粉體喂料機），把料流控制在一定范圍內，第二環前饋控制實現精確定量給料，所以計量精度高。

（3）環噴助流技術：消除倉內的粉煤灰靜態拱。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。再將粉煤灰倉內的正壓氣體抽出，消除了起拱條件，保證下料流暢平穩。

（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。由于喂料機內有攪拌器，使物料充分流化，避免粘壁，消除物料死區有利于下料順暢。

（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，為現場進行監控和診斷，及時提供技術支持。

5 應用實例

大同某水泥有限公司現有一條2000t/d新型干法水泥熟料生產線采用的穩料倉（過程倉）+助卸系統（破拱器）+多層粉體喂料機+PWF輪輻轉子秤組成的系統，從近3年的使用來看，產品各項指標達到并超過了設計要求。對窯況的穩定運行起到了重要作用。

6 結論

經過兩年多的帶料運行表明，該系統運行穩定、計量準確、調節范圍寬、可靠性高，完全達到了對粉體物料計量的預期要求，能滿足實際生產要求，對保證水泥產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。

[1]王建民.水泥生產自動化的幾個發展趨勢[C].2012.9，第十四屆中國科協年會——建材工業電子信息及儀控技術研討會論文與報告.

[2]雷士慶等.預分解窯入窯生料計量控制系統的探討.新世紀水泥導報.2009,（1）.

[3]侯貴斌等.水泥廠粉體物料計量技術的應用現狀[J].水泥，2006 （9）.

[4]孫秉禮等.入窯生料粉給料計量系統的選型[J].水泥，2007（1）.

[5]鹿建森等. 輪輻轉子式入窯生料計量與定量給料系統及其應用[J].中國水泥，2014（1）.

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1007-6344（2015）10-0016-01