摘要:

0 前言

近年來，受煤炭資源、市場價格、運輸成本等影響，使用無煙煤作燃料，或改用無煙煤、劣質煤、煙煤無煙煤混燒的新型干法水泥生產線逐漸增多。以福建地區(qū)為例，近幾年新建的生產線大多燃用當?shù)禺a的無煙煤。福建永安謀成、福建龍巖春馳兩條2500 t/d生產線均用無煙煤作燃料，2007年上半年相繼投入運行，喂煤系統(tǒng)均選用合肥水泥研究設計院研發(fā)的波特蘭KXT科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)。本文以這兩條生產線為例，進行影響煤粉計量系統(tǒng)的因素分析，并介紹國產煤粉計量系統(tǒng)在燃用無煙煤生產線上的使用情況。

1煤粉細度對計量過程的影響

1.1對穩(wěn)定喂煤的影響

對煤粉計量系統(tǒng)的使用性能要求通常可用穩(wěn)、準、快來概括。即穩(wěn)定給料、準確計量、快速調節(jié)、穩(wěn)定給料是最基本要求．而按設定量穩(wěn)定給料是建立在準確計量和快速調節(jié)基礎之上的。要實現(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)對給料裝置的要求。否則會引起系統(tǒng)反饋調節(jié)震蕩，導致喂煤量頻繁大幅波動。

新型干法工藝燃用的無煙煤，對煤粉細度有嚴格要求，通常需控制在1%以內，這樣的煤粉體積質量低，流動性好，增加了煤粉計量系統(tǒng)穩(wěn)定給料、準確計量與控制的難度。

KXT科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)采用水平回轉式穩(wěn)流給料機作為喂料裝置。穩(wěn)流給料機由減壓倉、均壓倉、穩(wěn)流轉子腔組成。減壓倉內設有減壓轉子，使進入均壓倉內的物料不受煤粉倉料壓影響。均壓倉內設有攪拌臂。使物料充分活化，避免物料起拱、沾壁，消除物料死區(qū)。由于均壓倉內料壓均勻，為物料在相同體積質量條件下進人穩(wěn)流轉子腔創(chuàng)造了條件。穩(wěn)流腔內設有水平回轉分格輪，每轉一周輸送相同容積的物料。穩(wěn)流給料機由軸裝式減速機和電機驅動。采用變頻器調節(jié)電機轉速，變頻器受控于PLC。PLC根據瞬時流量檢測值與流量設定值比較結果，實時調控給料機轉速，使瞬時流量始終跟蹤設定流量．達到定量給料目的。減壓倉、均壓倉、穩(wěn)流腔的進料口和出料口均呈180度錯位布置。物料在穩(wěn)流給料機內經迷宮式流動方能離開給料機。

為了應對無煙煤燒成工藝，XT科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)在給料機穩(wěn)料性能上作了重大改進。在轉子腔水平回轉分格輪轉子和葉片上均采取彈性密封措施，實現(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。不需拆卸轉子，即可更換密封板，維護十分方便。彈性密封技術不僅從根本上解決了高流動性、高細度煤粉跑料、沖料問題；同時，解決了剛性葉輪磨損后必須整體更換問題，節(jié)約了維護成本和時間。

技術升級后的穩(wěn)流給料機在上述兩條生產線上取得了良好的使用效果。實際觀察表明，在煤粉細度<1%的條件下，沒有跑料沖料現(xiàn)象，料流均勻、連續(xù)、穩(wěn)定。在設定值不變的前提下，給料機變頻器最大調節(jié)幅度始終保持在1 Hz左右．為系統(tǒng)穩(wěn)定給料和準確控制提供了必備條件。

1.2對輸送過程的影響

在KXT系統(tǒng)中，經科氏力秤計量后的煤粉進入螺旋輸送泵。螺旋泵在系統(tǒng)中起到輸送和鎖風作用。在克服輸煤管道系統(tǒng)一定壓力的條件下，將科氏力秤計量后的煤粉快速、均勻送入輸煤管道中。尤其當管道內壓力變化或輸送風壓力波動時，螺旋泵必須具備有效阻斷輸送風返竄和正常輸送煤粉的功能，為計量設備提供正常工作條件。

眾所周知，對同一規(guī)格型號的螺旋泵，其輸送能力在很大程度上取決于煤粉顆粒間內摩擦力大小。燃用無煙煤時，煤粉細度控制遠低于煙煤(通常在：1%以下)，由于煤粉比表面積增加，體積質量降低，流動性更好，煤粉顆粒間內摩擦力大幅度減小，因此使螺旋泵輸送能力受到較大影響。并對設備密封性能提出更高要求。為滿足煤粉細度1%以下的使用要求，波特蘭研發(fā)了全新結構的新型螺旋泵。

新型螺旋輸送泵綜合了傳統(tǒng)螺旋泵和富樂泵的合理成分。采用簡單的傳動結構，變節(jié)距螺旋設計，應用噴射原理。使螺旋泵出料端工作氛圍基本呈負壓狀態(tài)，有效解決了輸煤管道系統(tǒng)壓力變化對螺旋泵出料帶來的影響；軸端密封采取氣體密封、油封、機械密封相組合的技術方案，密封性能優(yōu)越；將自主知識產權的耐磨材料技術用于泵螺旋的設計與制造過程，螺旋葉片使用壽命3年以上；采用外置可調式配重，可以根據不同的工況條件，改變配重大??；設手動黃油泵，使運動件潤滑加油簡便易行。使用效果表明，新型螺旋泵結構更加合理可靠。維護簡單，適應工藝系統(tǒng)壓力變化能力強，完全滿足高細度、高流動性煤粉輸送要求。

1.3煤粉倉內料位變化及進料的影響

計量設備安裝在煤粉倉底部，煤倉進煤時，料流的沖擊力會給穩(wěn)定喂煤帶來不利影響。尤其倉內料位過低時進煤，料流落差大。對倉內料層的沖擊力大。當該沖擊力與倉底卸料形成的向下拉力對接時，通常會出現(xiàn)沖料、跑料現(xiàn)象，導致計量系統(tǒng)喂煤量波動、失控。性能差的給料設備，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量設備也會因磨損而間隙變大。穩(wěn)料效果降低，必須適時調整間隙或更換部件。為此，無論是進口計量設備還是國產設備，作為使用條件，幾乎都要求煤粉倉內保有合理料位。因此，建議在選擇性能優(yōu)良計量設備的同時，工程設計中應考慮合理的倉容。使用無煙煤時，由于煤粉顆粒間內摩擦力小。煤倉進煤時，料流對倉內料層沖擊深度加深，倉容相對還要更大些。在條件允許的前提下，以盡量加大倉的高徑比為好。

經過研究探討，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、龍巖春馳燃用無煙煤的兩條2500砌生產線實際使用效果表明，煤粉倉料位變化，即使倉內料位偏低時進煤，對KXT系統(tǒng)穩(wěn)定給料和準確控制幾乎沒有影響。不存在沖料、跑料、計量系統(tǒng)喂煤量波動等現(xiàn)象，減少磨機啟停頻次，有利于生產調度和操作管理，有利于減少啟動電耗和電網安全。