计量设备在新型干法水泥生产企业中的应用

水泥中国建材报 2016-06-16

现代水泥生产企业要求高质量、高产量、低能耗，对生产过程精准的计量控制成为重要环节，计量控制是保证新型干法水泥生产产品产量和质量的关键。随着计算机技术和测量技术的发展，计量控制技术也得到了快速的发展。

水泥企业的生产工艺是比较多样的，新型干法水泥生产技术是目前应用最广的水泥生产技术，也是最能代表科技发展水平的水泥生产方法。新型干法水泥生产工艺过程包括原燃料进厂、破碎、生料制备、熟料煅烧、水泥制成等。现代水泥生产企业要求高质量、高产量、低能耗，对生产过程精准的计量控制成为重要环节，计量控制是保证新型干法水泥生产产品产量和质量的关键。随着计算机技术和测量技术的发展，计量控制技术也得到了快速的发展。新型干法水泥生产线包括数百台设备、近千台电动机、上千个开关和阀门、数十个回路和数百个检测点，为了保证优良的产品质量和稳定性的系统运行，必须通过自动控制实现。水泥合格率是通过质量控制系统及时调整各原料的喂料比例来实现的，配置计量精确的粉状物料和块状物料计量装置尤为重要。

计量控制就是在单位时间内对物料质量进行测量。水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏）。选择准确的测控装置，优化工艺参数是保证产品质量、降低能耗的重要手段。如何保证计量控制过程中的稳定性和精度，选择设备是关键。从新型干法水泥生产工艺方面简单介绍水泥计量设备的应用。

一、原燃材料进厂使用的计量设备

采用汽车或火车运输的企业多数采用轨道衡；轨道衡可以采用实时联网加强管理、合理安装和使用，其使用准确度和效果就能够满足要求。

原燃料的输入、储存、破碎、混匀及供料整个物流管理过程中多数企业采用皮带秤。皮带秤使用需要考虑皮带输送机的振动、皮带跑偏、皮带的松紧程度、物料黏结以及外部气候、环境变化等。要满足计量要求，对皮带秤的技术和设计制造有较高要求，安装要符合规范、加强日常维护、按时标定。

二、生料配料及粉磨使用的计量设备

定量给料机主要用于块状、颗粒状及粉状物料的自动连续称量、定量给料及配料计量控制装置。包括斗式秤、悬臂秤、圆盘秤、螺旋绞刀秤、核子皮带秤和调速皮带定量给料秤等等。调速皮带定量给料秤系统占用空间小、准确度高、使用维护简单、物料适应性强，是新型干法工艺生料配料常规物料的理想选择。随着新型干法水泥生产线规模的增大，大流量物料会出现皮带打滑、磨损，影响准确度时，可以配用宽皮带、加大滚筒直径，对主滚筒进行包胶处理，提高皮带与滚筒的接触面，从而提高摩擦力，保证秤体的刚性和制造准确度。同时采用双侧压力传感器的测压系统，也可以采用板式喂料机和皮带定量给料机的结合。

三、熟料煅烧工艺中使用的计量设备

生料粉和煤粉的准确、稳定喂入是保证烧成系统稳定、优质高产、降低能耗的重要因素。在新型干法生产工艺中，窑尾生料喂料系统已经是普遍应用的成熟技术。窑尾生料喂料系统包括稳流系统、给料装置和计量设备。为了保证生料的均化效果，生料粉在定量给料前，首先要进行稳流处理。在均化库卸料到定量给料装置之间，设有稳流的中间仓或带回流的供料装置，最常用的是采用称重中间仓。通过控制均化库的卸料，保持称重中间仓内有一定的生料，这样有利于稳定生料计量和定量给料系统，也可用于下级窑尾生料定量喂料系统的标定。生料给料装置包括叶轮给料机、螺旋给料机、水平旋转喂料机和电动流量控制阀等。在新型干法生产线上使用最多的是流量控制阀，其具有使用简单、投资少、控制范围大的特点。计量设备包括流量计和定量给料机。冲板式或溜槽式固体冲击流量计没有稳流作用，系统简单。科里奥利流量计生料调节给料装置是事后补偿，密封性好。

皮带定量给料机调节及时，但占用空间大。分格转子定量给料机生料给定稳定性较好，但密封性不理想。由于煤粉的比重轻，流动性好，容易受到气流的影响，煤粉定量喂煤控制系统包括稳流系统、给料装置、计量设备和输送锁风装置。稳流系统相对独立，其余3个环节可以根据不同的功能进行组合。分格转子秤组成的系统是将喂煤、计量和输送锁风3个环节集成在一台装置上，以提高控制准确度，减少系统的复杂程度和相互之间的影响，但对技术要求高。采用调速的双管螺旋绞刀秤、环状天平转子秤组成的系统是给料、计量合成为1个环节，输送锁风独立。可以使给料和计量同步进行，解决了给料调节滞后、实际控制准确度低等问题。科里奥利流量计组成的系统是给料、计量和输送锁风3个环节分别处理，给料装置可以采用调速的叶轮给料机、螺旋给料机和水平旋转喂料机等；计量装置可以采用冲板流量计、科里奥利流量计等；锁风装置可以采用螺旋泵、分格轮（水平或垂直）、喷射泵等。系统各部分功能明确，但是各个环节相互影响。

熟料产量在线实时计量至今没有合适的方案，熟料在烧成过程中温度较高，出篦冷机的熟料特性不稳定，经常会出现高温红料，无法在线实时对熟料产量进行详细计量，多数通过生料喂料计量折算成熟料产量。

煤磨磨头的原煤定量喂煤多数采用皮带定量给料机，可以控制煤磨的产量，使用方便，计量与定量给料的准确度较高。按环保要求，应采用封闭式皮带定量给料机。

四、水泥制成过程中使用的计量设备

水泥配料控制是水泥制成工艺中计量与定量给料的关键。与生料配料相似，水泥磨头配料计量设备可以选用调速皮带定量给料机，水泥生产工艺成熟，高温对定量给料机影响小，可以满足水泥配料和磨机负荷的控制。为提高水泥制成原材料的利用率，多数企业采用各种材料分别粉磨的水泥制成工艺，将熟料和混合材分别粉磨后，再按照适当的配比混合制成水泥。由于专门进行分别粉磨处理可以获得较高比表面积的超细粉，利用超细颗粒的合理级配发挥其高活性，从而降低水泥熟料的使用量。在这种水泥制成工艺中，需要采用不同流量规格的粉体定量喂料装置进行配比控制，其计量与定量给料类似于生料喂料系统。可以使用各种形式的定量喂料装置，如分格转子定量喂料机、皮带定量喂料机、流量计及绞刀秤等。

五、出厂水泥使用的计量设备

水泥出厂有袋装和散装两种方式。袋装水泥采用直接称重的方式，计算机控制可调节装袋流量，计量准确度可以控制在0.5%以上。一般采用水泥包装机计量，分为固定式和旋转式，现在水泥生产企业多选用旋转式水泥包装机，包装机计数器安装在水泥包装机原有电脑板上，可以对水泥的包装数量进行计量，实行自动计量、自动传输、自动存储，有效实现了对水泥产量的监控。散装水泥的计量一般采用汽车或火车轨道衡。有些企业在散装机上安装粉体流量计，计量准确度一般在1%左右，由此可以提高管理水平与装车效率。

六、新型干法水泥生产计量设备与定量给料发展方向

计量控制与定量给料系统不仅涉及到多方面的技术和学科，也包含工艺、材料等专业的技术问题。我国的新型干法水泥生产技术已达到国际较先进水平，但相对发达国家的先进水平还有一定差距，计量控制方面也需要积极探索应用新技术、新工艺、新材料。节能减排、资源综合利用和环境保护越来越受到重视，随着新型干法水泥生产技术的提高，如何最大程度的利用工业废弃物和日常生活垃圾是未来的发展方向，工业废弃物种类繁多，只能视具体情况设计相应的计量与定量给料系统。在处理生活垃圾时，会出现一些特别的问题，如污染、腐蚀等是原水泥生产线计量中不存在的，因此生活垃圾的计量与定量给料问题有待在实际需要时解决。当前的物料计量技术还是基于称重或测力等传统方式，测量方法干扰因素多，特别是气力输送的粉状物料，系统太复杂，且稳定性、适应性较差。能否通过其他更直接的方法测量气固两相的流量，成为今后的研究课题。

编辑：张敏

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