摘要:
0 前言
近年來(lái)，受煤炭資源、市場(chǎng)價(jià)格、運(yùn)輸成本等影響，使用無(wú)煙煤作燃料，或改用無(wú)煙煤、劣質(zhì)煤、煙煤無(wú)煙煤混燒的新型干法水泥生產(chǎn)線逐漸增多。以福建地區(qū)為例，近幾年新建的生產(chǎn)線大多燃用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)的無(wú)煙煤。福建永安謀成、福建龍巖春馳兩條2500 t/d生產(chǎn)線均用無(wú)煙煤作燃料，2007年上半年相繼投入運(yùn)行，喂煤系統(tǒng)均選用合肥水泥研究設(shè)計(jì)院研發(fā)的波特蘭KXT科氏力秤煤粉計(jì)量系統(tǒng)。本文以這兩條生產(chǎn)線為例，進(jìn)行影響煤粉計(jì)量系統(tǒng)的因素分析，并介紹國(guó)產(chǎn)煤粉計(jì)量系統(tǒng)在燃用無(wú)煙煤生產(chǎn)線上的使用情況。
1煤粉細(xì)度對(duì)計(jì)量過(guò)程的影響
1.1對(duì)穩(wěn)定喂煤的影響
對(duì)煤粉計(jì)量系統(tǒng)的使用性能要求通?？捎梅€(wěn)、準(zhǔn)、快來(lái)概括。即穩(wěn)定給料、準(zhǔn)確計(jì)量、快速調(diào)節(jié)、穩(wěn)定給料是最基本要求．而按設(shè)定量穩(wěn)定給料是建立在準(zhǔn)確計(jì)量和快速調(diào)節(jié)基礎(chǔ)之上的。要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定喂煤。首先要求給料裝置具有良好的密封性能，不沖料，不跑料，料流連續(xù)、均勻、穩(wěn)定。這也是控制系統(tǒng)對(duì)給料裝置的要求。否則會(huì)引起系統(tǒng)反饋調(diào)節(jié)震蕩，導(dǎo)致喂煤量頻繁大幅波動(dòng)。
新型干法工藝燃用的無(wú)煙煤，對(duì)煤粉細(xì)度有嚴(yán)格要求，通常需控制在1%以內(nèi)，這樣的煤粉體積質(zhì)量低，流動(dòng)性好，增加了煤粉計(jì)量系統(tǒng)穩(wěn)定給料、準(zhǔn)確計(jì)量與控制的難度。
KXT科氏力秤煤粉計(jì)量系統(tǒng)采用水平回轉(zhuǎn)式穩(wěn)流給料機(jī)作為喂料裝置。穩(wěn)流給料機(jī)由減壓倉(cāng)、均壓倉(cāng)、穩(wěn)流轉(zhuǎn)子腔組成。減壓倉(cāng)內(nèi)設(shè)有減壓轉(zhuǎn)子，使進(jìn)入均壓倉(cāng)內(nèi)的物料不受煤粉倉(cāng)料壓影響。均壓倉(cāng)內(nèi)設(shè)有攪拌臂。使物料充分活化，避免物料起拱、沾壁，消除物料死區(qū)。由于均壓倉(cāng)內(nèi)料壓均勻，為物料在相同體積質(zhì)量條件下進(jìn)人穩(wěn)流轉(zhuǎn)子腔創(chuàng)造了條件。穩(wěn)流腔內(nèi)設(shè)有水平回轉(zhuǎn)分格輪，每轉(zhuǎn)一周輸送相同容積的物料。穩(wěn)流給料機(jī)由軸裝式減速機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。采用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，變頻器受控于PLC。PLC根據(jù)瞬時(shí)流量檢測(cè)值與流量設(shè)定值比較結(jié)果，實(shí)時(shí)調(diào)控給料機(jī)轉(zhuǎn)速，使瞬時(shí)流量始終跟蹤設(shè)定流量．達(dá)到定量給料目的。減壓倉(cāng)、均壓倉(cāng)、穩(wěn)流腔的進(jìn)料口和出料口均呈180度錯(cuò)位布置。物料在穩(wěn)流給料機(jī)內(nèi)經(jīng)迷宮式流動(dòng)方能離開(kāi)給料機(jī)。
為了應(yīng)對(duì)無(wú)煙煤燒成工藝，XT科氏力秤煤粉計(jì)量系統(tǒng)在給料機(jī)穩(wěn)料性能上作了重大改進(jìn)。在轉(zhuǎn)子腔水平回轉(zhuǎn)分格輪轉(zhuǎn)子和葉片上均采取彈性密封措施，實(shí)現(xiàn)全密封、零間隙。密封件采用特殊材料制作，具有良好的耐磨、耐溫性能，使用壽命2年以上。不需拆卸轉(zhuǎn)子，即可更換密封板，維護(hù)十分方便。彈性密封技術(shù)不僅從根本上解決了高流動(dòng)性、高細(xì)度煤粉跑料、沖料問(wèn)題；同時(shí)，解決了剛性葉輪磨損后必須整體更換問(wèn)題，節(jié)約了維護(hù)成本和時(shí)間。
技術(shù)升級(jí)后的穩(wěn)流給料機(jī)在上述兩條生產(chǎn)線上取得了良好的使用效果。實(shí)際觀察表明，在煤粉細(xì)度<1%的條件下，沒(méi)有跑料沖料現(xiàn)象，料流均勻、連續(xù)、穩(wěn)定。在設(shè)定值不變的前提下，給料機(jī)變頻器最大調(diào)節(jié)幅度始終保持在1 Hz左右．為系統(tǒng)穩(wěn)定給料和準(zhǔn)確控制提供了必備條件。
1.2對(duì)輸送過(guò)程的影響
在KXT系統(tǒng)中，經(jīng)科氏力秤計(jì)量后的煤粉進(jìn)入螺旋輸送泵。螺旋泵在系統(tǒng)中起到輸送和鎖風(fēng)作用。在克服輸煤管道系統(tǒng)一定壓力的條件下，將科氏力秤計(jì)量后的煤粉快速、均勻送入輸煤管道中。尤其當(dāng)管道內(nèi)壓力變化或輸送風(fēng)壓力波動(dòng)時(shí)，螺旋泵必須具備有效阻斷輸送風(fēng)返竄和正常輸送煤粉的功能，為計(jì)量設(shè)備提供正常工作條件。
眾所周知，對(duì)同一規(guī)格型號(hào)的螺旋泵，其輸送能力在很大程度上取決于煤粉顆粒間內(nèi)摩擦力大小。燃用無(wú)煙煤時(shí)，煤粉細(xì)度控制遠(yuǎn)低于煙煤(通常在：1%以下)，由于煤粉比表面積增加，體積質(zhì)量降低，流動(dòng)性更好，煤粉顆粒間內(nèi)摩擦力大幅度減小，因此使螺旋泵輸送能力受到較大影響。并對(duì)設(shè)備密封性能提出更高要求。為滿足煤粉細(xì)度1%以下的使用要求，波特蘭研發(fā)了全新結(jié)構(gòu)的新型螺旋泵。
新型螺旋輸送泵綜合了傳統(tǒng)螺旋泵和富樂(lè)泵的合理成分。采用簡(jiǎn)單的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，變節(jié)距螺旋設(shè)計(jì)，應(yīng)用噴射原理。使螺旋泵出料端工作氛圍基本呈負(fù)壓狀態(tài)，有效解決了輸煤管道系統(tǒng)壓力變化對(duì)螺旋泵出料帶來(lái)的影響；軸端密封采取氣體密封、油封、機(jī)械密封相組合的技術(shù)方案，密封性能優(yōu)越；將自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的耐磨材料技術(shù)用于泵螺旋的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程，螺旋葉片使用壽命3年以上；采用外置可調(diào)式配重，可以根據(jù)不同的工況條件，改變配重大??；設(shè)手動(dòng)黃油泵，使運(yùn)動(dòng)件潤(rùn)滑加油簡(jiǎn)便易行。使用效果表明，新型螺旋泵結(jié)構(gòu)更加合理可靠。維護(hù)簡(jiǎn)單，適應(yīng)工藝系統(tǒng)壓力變化能力強(qiáng)，完全滿足高細(xì)度、高流動(dòng)性煤粉輸送要求。
1.3煤粉倉(cāng)內(nèi)料位變化及進(jìn)料的影響
計(jì)量設(shè)備安裝在煤粉倉(cāng)底部，煤倉(cāng)進(jìn)煤時(shí)，料流的沖擊力會(huì)給穩(wěn)定喂煤帶來(lái)不利影響。尤其倉(cāng)內(nèi)料位過(guò)低時(shí)進(jìn)煤，料流落差大。對(duì)倉(cāng)內(nèi)料層的沖擊力大。當(dāng)該沖擊力與倉(cāng)底卸料形成的向下拉力對(duì)接時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)沖料、跑料現(xiàn)象，導(dǎo)致計(jì)量系統(tǒng)喂煤量波動(dòng)、失控。性能差的給料設(shè)備，甚至存在停止喂煤后仍有煤粉沖瀉現(xiàn)象。即使密封性能良好的計(jì)量設(shè)備也會(huì)因磨損而間隙變大。穩(wěn)料效果降低，必須適時(shí)調(diào)整間隙或更換部件。為此，無(wú)論是進(jìn)口計(jì)量設(shè)備還是國(guó)產(chǎn)設(shè)備，作為使用條件，幾乎都要求煤粉倉(cāng)內(nèi)保有合理料位。因此，建議在選擇性能優(yōu)良計(jì)量設(shè)備的同時(shí)，工程設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮合理的倉(cāng)容。使用無(wú)煙煤時(shí)，由于煤粉顆粒間內(nèi)摩擦力小。煤倉(cāng)進(jìn)煤時(shí)，料流對(duì)倉(cāng)內(nèi)料層沖擊深度加深，倉(cāng)容相對(duì)還要更大些。在條件允許的前提下，以盡量加大倉(cāng)的高徑比為好。
經(jīng)過(guò)研究探討，采取緩沖、減壓、排氣等具體措施后，波特蘭KXT系統(tǒng)已有效解決了這一難題。在永安謀成、龍巖春馳燃用無(wú)煙煤的兩條2500砌生產(chǎn)線實(shí)際使用效果表明，煤粉倉(cāng)料位變化，即使倉(cāng)內(nèi)料位偏低時(shí)進(jìn)煤，對(duì)KXT系統(tǒng)穩(wěn)定給料和準(zhǔn)確控制幾乎沒(méi)有影響。不存在沖料、跑料、計(jì)量系統(tǒng)喂煤量波動(dòng)等現(xiàn)象，減少磨機(jī)啟停頻次，有利于生產(chǎn)調(diào)度和操作管理，有利于減少啟動(dòng)電耗和電網(wǎng)安全。
