粉体仓定量给卸料技术取得重大突破

水泥 2010-08-09

　　自水泥发明生产100多年来，工业粉体的仓储定量给卸料技术就一直困扰着整个后续工艺的稳定性。原因在于粉体因外部条件(如料位、水份、细度、粘性、仓口锥度、仓顶进料等)的改变会处于流态固态或气态的复杂状况下，卸放时在仓内中心到边壁的情况以及同垂直点从高到低呈现出明显的从流态向固态的立体分布。特别在仓底出口处因锥形收口必然导致粉体收缩挤压，当粉体水份大且粘性较大时，极易在仓口附近形成拱架结圈，最终形成中心通孔式细长喇叭形漏斗堆料，其中间的料流也称为漏斗流。此种等同于沙漏计时的瓶颈效应就产生了限流性，而且喇叭瓶颈通道因处于中心半流态区，其边壁处于不稳定的弱支撑状态，会因仓顶进料或上部下料的牵引冲击而产生局部空洞垮脱，进而造成喇叭口径的经常随机性改变，最终必然造成出料的限流性和波动性,对后续工艺的定量稳定性需要种下了祸根。

　　生产过程中当大型粉料仓从满仓放空中部料后，仓内周边将形成高耸的喇叭圈料堆，对下部生产较大的落差势能压力，越上方的圈壁越脆弱。当中上方圈壁出现局部空洞化支撑脆弱后，在仓顶进料的击发下空洞产生塌陷的粉料高速冲下，将更下部脆弱的支撑中圈壁击溃为流态料，就会产生雪崩式连锁垮塌，使整个高耸的喇叭圈料突然连料带气冲向仓底，形成瞬间的高流态高含气高压粉体，经常造成仓口下接的给料设备如螺旋机出现严重的冲料自流情况。

　　为解决上述问题，人们开发出库内库外各种辅助卸料手段。空气炮技术算是其中一种，但是该技术要求料位超过炮口位置不能太高时使用，否则反可能将料震得更铁实紧固。所以其安装位置与放炮时机的选择合理时才有效，且只能维持少量的时间，属典型的治标不治本方案。

　　流量不大(<40t/ h左右)时，有人采用小仓(一般5-10吨)称重定料位上料控制的办法，由大库先自然不定量卸料输出经提升入小仓，通过对小仓料位的控制使得小仓内流态性较高且仓口压力相对稳定，再由普通螺旋机后加计量（螺旋称或冲量计）定量给出粉料。可见于某种立窑预加水工艺和某些立窑均化配兑工艺中。虽然圈饶大了点，有一定效果，但仅限于小流量情况。

　　理论上，只有整体性卸料流才能满足实际的生产需要，但上述事实告诉我们普通仓不可能实现之。显然，在当今日益发展的大型生产线的大流量的必然需求下，普通仓储的漏斗流卸料根本不可能满足实际工艺要求。

　　不知何时，以德国人为首的外国工程技术人员发展出气动卸料技术。采取库内特殊结构下的全充气流态化卸料方法，通过多管道引入库底吹入高压空气，将仓底粉料气化为粉气混合体；并配套层叠中心发射状多管空气输送斜槽，将气化的粉料汇集到出口；再用复杂的特制流量闸阀通过控制开度卸放而出，此技术终于能解决放不出料的大问题。我国不少厂商开始仿造改进并以较低的成本价格大力推广之，目前在新型旋窑生产线大型粉磨站及部分立窑等方面获得不少应用，号称为最先进的卸料技术。但明显的总体技术复杂，投资偏高，特别因对其卸出的气固两相的粉体无法直接准确测量，加上调节闸阀的开度与流量的对应线性和重复性都极差，对定量控制存在严重影响，因此在中小规模的水泥企业难免敬而远之。

　　我们认为, 气动输送技术仅适用于全开全关式卸放料的场合，如气力罐装车、装船或远距离装库等，而且只需库外采用风送斜槽，空气泵输送等方式即可。而在大多数需要定量控制给料的场合，如生料煤粉定量入窑、分别粉磨定量配兑矿渣微粉、生料多库定量搭配均化、多库分标号水泥定量配兑均化等等定量稳定精度决定着工艺质量与效率的地方，气动卸料技术在计量与控制上的天然缺陷引发的负作用太多。

　　在关键的旋窑生料煤粉定量入窑环节，西方国家开发出配套了更加复杂先进的转子流量定量给料技术，号称高达０．３％的动态控制精度。不知国内使用的厂家实际效果如何，据说价格不菲，国内仿制改进者也见诸介绍不少，但从其介绍的技术原理来看，其计量上采取了间接测量方法,实现的技术构造复杂必然带来运转机件的快速磨损与维护的困难，流量越大越严重并会影响到测量精度，设备成本与维护成本很高，其高昂的运行代价令不少企业望而却步。

　　在生产规模日益提升的旋窑生料入窑定量环节，由于台时产量高达200吨以上，普通螺旋称直接因计量原理难以保证就被淘汰出局。只见密封式皮带称+双螺旋给料机组合，普通冲板流量计加双螺旋给料机组合, 普通冲板流量计加气动闸阀开度卸料式组合等等方式应用。但其中双螺旋式给料机的前端面临仓内拱阻不出料的必然危害, 而气动闸阀开度卸料又面临计量不准控制调节度差的必然袭扰。生料与煤粉的定量稳定意味着窑内热工效率与平衡的高低，其结果直接影响到产量与质量的经济表现，对号称最先进的新型干发生产工艺而言是真正的难言之隐。

　　经查核，除水泥工业外的工业粉体均同样存在上述问题，尚未发现对粉体给卸料的更经济合理又实用的技术手段，这意味着它是一个普遍性的世界难题，期待着革命性的突破。

　　2007年7月起，昆明艾克工业自动化公司在全国推广立窑小火狐技术的过程中开始注意到此问题，经认真分析发现值得进行深入研发。2008年7月正式启动了粉流掣的研发工作。我们观察到:国内外现有技术方法都是针对问题的表面现象而展开事后处理，治标不治本，有些干脆千山万水绕圈地将简单问题复杂化，完全违背了工业技术应是将复杂问题简单化的宗旨。

　　我们把中华文明的易经文化与西方现代科学相结合，用阴阳五行的自然相克相生原理来理解把握粉体在仓内卸放的复杂静动态转化本质与规律；用粉体工程学来分析其物理变化的动力学关系，配以各种现有技术手段进行大量反复的实验、统计分析和计算，我们终于发现了仓内拱架结圈的根本形成机制与演化过程，进而自然摸索找到了相应的根治方法。采用中医行血运气自然疏通经络的手法，以4两拨千斤的太极拳借力打力理念，采取了特殊的多通道流态化动态平衡空间结构和高效微动力助卸相结合的复合设计，真正研发出无气无动力自行整体流卸放的粉体卸料锥，可方便地安装接于任何形式的仓底出口，利用粉料自身的高位势能下卸时的动能实现任意流量的稳定自然连续卸放，根本上杜绝了漏斗流所产生的限流性和阻塞波动等问题。由于破解的思想源于中华古代文明的易经原理，固命名为“太极锥”

　　艾克公司用太极锥标本兼治地彻底解决了粉体大仓的自然卸料问题，而对后续的给料技术同样采取全新的设计理念。采取了分段包容弹性缓冲手段，研发出专用给料装置л绞刀，能最大限度地对仓内卸出料压的动态波动进行削峰挫谷，能避免大流量动态急停时造成的冲击性高固态(俗称铁实)塞结，具备低负荷高锁定特性，实现了转速与输出流量的较好线性化，大幅提高了给料装置的可控制调节域，为高精度定量控制奠定了良好的执行基础。

　　对于粉体的计量方面，艾克公司早在2002年就开发出独家专利技术--新型冲量流量计，已在全国范围小火狐项目中成功应用了数百套之多。其综合测量精度达0.3%，具备宽流量测量、抗潮湿耐震动、环境工作温度宽(-20º-90ºC)、零点漂移小等独特优势，可工作于正负压场合，而且安装维护简便，其动态计量的实践优势获得了“冲量王”的美誉。

　　太极锥,，л绞刀加冲量王的有机组合，构成了粉流掣粉体定量给卸料技术的现场核心基础，将卸料、给料、计量三大环节分别给予了最佳解决，三者有机的配套整合奠定了简单可靠而又高效的粉体定量给卸整体方案。在其上配以专业的高智能微机控制系统—电控核，该电控系统具备10路任意编5个组，每组可设为定量台时配比或主从跟踪配比方式，具备欠料报警自动排堵助卸功能，计量信号的多段非线性校正，智能pid调节及实时过程曲线等等人机界面功能，可使流量定量精度轻松控制在1%以内。

　　由于粉流掣将卸料、给料、计量三大环节都真正融入了低碳高效的现代技术理念，是真正的中国创造技术，它的推出为工业粉体定量给卸料技术带来了革命性的重大突破。

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