一种新型粉煤灰计量控制系统研究及应用

郭 剑

（合肥水泥研究设计院，合肥固泰自动化有限公司，合肥 230009）

一种新型粉煤灰计量控制系统研究及应用

郭 剑

（合肥水泥研究设计院，合肥固泰自动化有限公司，合肥 230009）

粉煤灰的计量和定量给料一直是水泥生产企业很难解决的问题，针对粉煤灰物料的特性，分析对比了常见工艺方案及存在的问题，提出一种新型粉煤灰计量设备，并成功应用与粉煤灰计量与定量给料。

粉煤灰 易流性 定量喂料 多层喂料机 轮辐转子秤 双闭环控制

1. 前言

粉煤灰是容量只有0.5t/m3、水分＜1%的极细粉末，因而具有极易流动的特性。在水泥生产过程中，对粉煤灰的计量与配比控制具有一定的难度，对粉煤灰的准确稳定计量是保证水泥产品质量的关键因素。

2 粉煤灰计量的特性及工艺特点

粉煤灰在常态下带有一定的附着性，如果水份大的话附着力更强，加之料仓储库容较大，表现为过程仓储时间较长，一般来说其流动性能较差，在实际中经常采用库侧充气破拱和库底充气助卸结合的方式，来保证仓内物料的顺利卸料。一般在存储仓后面增加一个稳料仓作为系统的一个过渡环节。然而，干燥或伴有气体的粉煤灰的流动性极强，所以过程仓内粉体物料存储的多少、充气量的大小和气流的速度对其的流动性影响都是非常大，在一些气源变化频繁的场合，有些传统的计量控制设备通常会产生波动，严重时会出现振荡以至于无法工作，这就相应对定量喂料系统提出了较高的要求。

3 常见的粉状物料喂料系统的工艺特点

3.1 稳料仓+助卸系统+给料螺旋+计量螺旋

该系统采用的是螺旋定量给料机（绞刀秤），主要由给料螺旋和计量螺旋、控制仪表三部分组成。其计量原理是检测计量螺旋的整体重量，再去掉螺旋输送机自身重量，得到螺旋输送机内粉体物料的重量。由于计量螺旋的皮重远远大于计量螺旋内物料的重量，再加上螺旋输送机的加工精度达不到作为计量装置的静、动平衡要求，决定了螺旋定量给料机的计量精度是非常低的，在给料螺旋锁料效果较好的，不出现冲料的情况下，其精度只能保证在5～7%左右。由于粉体物料在螺旋输送机内填充料的不同，其转速与喂料量不是成线性关系，造成喂料量忽大忽小，影响水泥配比，最终影响产品的质量，损害了企业的信誉和经济效益。从多年使用的情况来看，现已属于淘汰的产品，尤其不能用于水泥成品的配比。

3.2 稳料仓+助卸系统+流量阀+空气输送斜槽+环状天平秤

该系统也存在以下问题：库底充气系统很难控制，粉煤灰的流态性能取决于过程储料仓仓压和仓底助卸气压，特别是仓底助卸气压的大小对入窑生料的流态性能影响，很难对物料的流态性能进行量化测定，加上库底分料箱很小，系统的料流很难控制，导致流量阀无法实现预给料；流量阀门的开度与通过阀门生料流量的大小是非线性关系，直接影响该系统的稳态性能，间接影响系统的动态性能指标；流量测量环节（计量秤）和流量调节环节（流量调节阀）在物理空间的分离（通过布风斜槽和导向斜槽来联结）使该系统在偏差调节上会出现一定的滞后现象。

4 新工艺方案及计量原理

4.1 稳料仓+助卸系统+MPF多层粉体喂料机+PWF轮辐转子计量装置

新工艺采用稳料仓+助卸系统+MPF多层粉体喂料机+PWF轮辐转子计量装置，同时在粉煤灰仓上加入负压抽吸喷吹技术的气力助流装置。计量系统将任何时刻通过轮辐转子称重区的粉体重量都由称重装置计量下来，粉体重量及其所在的位置都储存在控制系统内，也就是说，在物料卸出之前即已知道转子各部位的荷重情况。为了使预先确定的设定值和储存在存储器内的物料量相适应，在卸料点处要求的转子角速度已预先计算出来，并由转子驱动装置来完成，通过这种前馈控制原理，轮辐转子定量喂料装置可对任何波动给予校正并给出短期高精确度。

4.2 新工艺方案的特点

（1）多层粉体喂料机将粉煤灰打散、疏松、均压，然后喂入轮辐转子计量装置，PWF轮辐转子计量装置是直接测量转子内的物料质量，计量精度不受气流、物料特性的影响，计量精度高。

（2）采用双环前馈控制，预给料机调节+计量秤本体前馈调节，第一环设置预给料装置（多层粉体喂料机），把料流控制在一定范围内，第二环前馈控制实现精确定量给料，所以计量精度高。

（3）环喷助流技术：消除仓内的粉煤灰静态拱。采用先进的负压抽吸喷吹技术的气力助流装置，以压缩空气(空气压力约6个大气压)为动力，射流气枪喷射，使料拱塌落。再将粉煤灰仓内的正压气体抽出，消除了起拱条件，保证下料流畅平稳。

（4）由于粉煤灰仓和喂料机的接口为B500，不存在粉煤灰在接口处挂壁，结料。由于喂料机内有搅拌器，使物料充分流化，避免粘壁，消除物料死区有利于下料顺畅。

（5）远程诊断功能：即时提供技术支持。为设备配置远程诊断功能，为现场进行监控和诊断，及时提供技术支持。

5 应用实例

大同某水泥有限公司现有一条2000t/d新型干法水泥熟料生产线采用的稳料仓（过程仓）+助卸系统（破拱器）+多层粉体喂料机+PWF轮辐转子秤组成的系统，从近3年的使用来看，产品各项指标达到并超过了设计要求。对窑况的稳定运行起到了重要作用。

6 结论

经过两年多的带料运行表明，该系统运行稳定、计量准确、调节范围宽、可靠性高，完全达到了对粉体物料计量的预期要求，能满足实际生产要求，对保证水泥产品质量的起到关键因素。不仅应用于粉煤灰的计量，还可广泛应用于入窑生料、矿渣粉等易流性粉体物料的定量搭配。

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1007-6344（2015）10-0016-01