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。以福建地區為例，近幾年新建的生產線大多燃用當地產的無煙煤。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，喂煤系統均選用合肥水泥研究設計院研發的波特蘭KXT科氏力秤煤粉計量系統。本文以這兩條生產線為例，進行影響煤粉計量系統的因素分析，并介紹國產煤粉計量系統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對穩定喂煤的影響
對煤粉計量系統的使用性能要求通常可用穩、準、快來概括。即穩定給料、準確計量、快速調節、穩定給料是最基本要求．而按設定量穩定給料是建立在準確計量和快速調節基礎之上的。要實現穩定喂煤。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、均勻、穩定。這也是控制系統對給料裝置的要求。否則會引起系統反饋調節震蕩，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穩定給料、準確計量與控制的難度。
KXT科氏力秤煤粉計量系統采用水平回轉式穩流給料機作為喂料裝置。穩流給料機由減壓倉、均壓倉、穩流轉子腔組成。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。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流轉子腔創造了條件。穩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。穩流給料機由軸裝式減速機和電機驅動。采用變頻器調節電機轉速，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、穩流腔的進料口和出料口均呈180度錯位布置。物料在穩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在給料機穩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，節約了維護成本和時間。
技術升級后的穩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，沒有跑料沖料現象，料流均勻、連續、穩定。在設定值不變的前提下，給料機變頻器最大調節幅度始終保持在1 Hz左右．為系統穩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。螺旋泵在系統中起到輸送和鎖風作用。在克服輸煤管道系統一定壓力的條件下，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，波特蘭研發了全新結構的新型螺旋泵。
新型螺旋輸送泵綜合了傳統螺旋泵和富樂泵的合理成分。采用簡單的傳動結構，變節距螺旋設計，應用噴射原理。使螺旋泵出料端工作氛圍基本呈負壓狀態，有效解決了輸煤管道系統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，改變配重大小；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，通常會出現沖料、跑料現象，導致計量系統喂煤量波動、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系統穩定給料和準確控制幾乎沒有影響。不存在沖料、跑料、計量系統喂煤量波動等現象，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。