提高生料入窑喂料稳定性的措施

水泥《水泥》杂志 2017-05-03

改造后生料下料稳定性明显提高，喂料秤反馈数值波动变小，窑系统台时产量提高。

我公司2500t/d和5000t/d两条生产线生料均化库底喂料系统采用的都是“充气中间仓+气动流量控制阀+冲击流量计”模式。此种喂料控制方式结构简单且性能稳定，在国内同期的生产线中有广泛的应用，但是由于该种喂料方式主要靠流量阀的开度调节，线性度不好，受标准仓位和充气压力等影响比较大，以至于入窑喂料稳定性不足。我公司通过几年的使用，采取了多项措施对该系统进行优化改进，使得入窑喂料稳定性得到了有效的提高。本文以5000t/d生产线为例进行介绍。

1 喂料系统流程及存在的问题

生料均化库库底卸料采用对称两区同时下料、轮流开启的方式。出仓喂料则是通过“冲击流量计+流量控制阀”PID程序回路控制，操作人员给定喂料量目标值，冲击流量计检测出实际喂料量，PID程序通过对比反馈与目标值大小控制流量阀开度。库底设备的收尘由中间仓顶部和均化库外侧两个脉冲布袋除尘器承担，提升机以及预热器顶部斜槽内收尘则是通过与C1旋风筒连通来实现。喂料系统工艺流程见图1。

图1 入窑喂料系统示意

生产中入窑喂料提升机功率（额定90kW，正常运行63kW左右）波动较大，达到±3kW，甚至±5kW以上，与周围厂家相比波动较大，也使得流量波动达8~10t/h，波动范围超过流量设定值的3%。

2 原因分析

2.1 生料中间仓仓重不稳定影响出料稳定性

中间仓卸料与出库卸料方式一样，都是通过在仓底吹入一定压力的空气，通过在料仓底部装设充气箱，使粉体充分流态化后用流量闸阀的开度来控制出料量，此类调节装置对仓压及粉体流动性非常敏感，非线性变化严重，甚至可能出现调节失控现象。我们经过试验对比发现，仓重相差1t，其他条件不变时，流量计的反馈数值至少波动3t/h，仓重相差2t时，反馈值波动5~6t/h。而正常生产过程中，中间仓的仓重波动一般在±1.5t左右，也比其他兄弟厂家略高。

通过观察总结，我们认为造成中间仓重波动的因素有：

1）生料库各个下料区的下料性能不一致

生料库6个下料区内都埋有各自的充气箱，经过长时间使用后，充气箱和管道等出现了损坏或堵死情况，造成各个区域之间的充气流态化能力各有不同。在实际生产使用中，为了保证均化效果，6个下料区两两对称地分为3个组，每组轮换下料20min。在轮换过程中由操作人员手动调节流量阀开度来保持中间仓重，由于各区的下料能力不同，所以往往会造成调节滞后，进而引起中间仓重的较大波动。

2）换区影响了下料稳定性

生料库内6个区域充气箱的气源与出料斜槽的气源是一体的，都来自库底罗茨风机，然后统一通过一组电磁阀来分配控制。

换区时，一方面由于电磁阀开度影响，系统通风阻力会有骤然增加的现象，以至于每当换区时罗茨风机的安全阀会打开放气。压力的骤然变化会造成库内物料的充气程度变化，进而造成出料速度变化，经观察研究，去除这个影响需要2~3min时间。

另一方面，换区后由于前一区内仍然存在较多高充气率和高流态化的生料，很难被截断，所以在气动流量阀关闭后的一段时间内，在阀门缝隙中仍然存在出料情况，而且这个出料会因为各个区生料充气流动性和阀门缝隙的不同而不同，进而造成了仓重的波动。

2.2 喂料系统内压力波动影响了喂料控制回路

中间仓出料系统是通过PID程序调节流量阀进行控制的，冲击流量计检测出仓物料增加出料流量与设定流量的偏差，然后通过PID算法来调整气动流量控制阀控制下料量。流动的气体会对流量计测板产生较大的力，从而引起反馈数值的变化。为了验证，我们在出料斜槽上方增加了负压表，发现喂料系统内的负压变化巨大且与冲击流量计的反馈波动存在明显的相关性。

根据现场流程来看，造成喂料系统内压力变化的原因主要有两个方面，一是为喂料系统收尘的两个袋式除尘器脉冲反吹时收尘风量变化大；另一个是C2-C1管道内的压力存在波动，通过收尘管道影响了喂料系统压力稳定。

3 解决措施

3.1 增加中间仓料位PID控制回路

增加了中间仓料位PID控制回路，通过仓重传感器检测仓重，比较仓重变化量与设定流量的偏差，通过PID算法来调整流量阀，控制下料量，提高了控制精度。

3.2 出料控制思路进行改动

将“助流空气截止后流量阀自动关闭”的做法改变为“助流空气关闭后流量阀关闭到20%”，这样可以使后续余料平缓流出，减少流量阀关闭后因缝隙不同造成的出料波动；将换区时“前一区助流空气截止，后一区同时开启充气”的做法，改变为“前一区三个电磁阀陆续截止助流空气，后一区同时陆续开启充气”，这样减少了助流空气的压力波动，避免了系统换区时罗茨风机安全阀放气现象的出现。

3.3 吹库风机采用变频调速

将吹库的罗茨风机改为变频控制，有利于入库助流空气压力的稳定，同时在罗茨风机管道上增加远传压力表，然后使压力反馈与库底罗茨风机转速形成控制回路，中控操作人员给定吹库压力，由程序自动调节风机转速，这样可以使入库风压进一步得到稳定。

3.4 采取措施使出料系统内的气压稳定

在出料斜槽上方的收尘管上增加截止阀，阻断仓顶除尘器与出料斜槽的连通，避免了仓顶除尘器脉冲反吹对出料系统内压力的影响。出料系统收尘负压则完全靠与C1-C2管道连接的收尘管保持，并在靠近冲击流量计的斜槽上方增加了一个排空管与外界大气连通（见图2），引入外界空气作为补充，使得流量计上方始终保持稳定的微负压环境。