穩(wěn)定回轉(zhuǎn)窯喂煤系統(tǒng)提高喂煤精度的途徑

穩(wěn)定和提高回轉(zhuǎn)窯喂煤系統(tǒng)精度一直是水泥工作者努力追求的目標(biāo)，特別是新型干法窯，由于窯比較短，長徑比一般在15左右，分解爐的容積也十分有限，物料在窯及分解爐內(nèi)的停留時間都很短，一旦喂煤量發(fā)生波動將直接影響入窯生料的分解率及熟料產(chǎn)質(zhì)量。 

1　我國水泥工業(yè)回轉(zhuǎn)窯喂煤系統(tǒng)的現(xiàn)狀及存在問題 

　　 
1.1　用離心風(fēng)機輸送煤粉的喂煤系統(tǒng) 
　　
60年代以前建成的生產(chǎn)線一般為干法中空窯或濕法長窯，這些窯的燃燒器多為單通道，喂煤系統(tǒng)比較簡單，一般由煤粉倉、葉輪式喂煤機或螺旋式喂煤機組成，煤粉由離心風(fēng)機輸送，見圖1。 
　　 




　　圖1　用離心風(fēng)機輸送煤粉的喂煤系統(tǒng) 

　　這種喂煤系統(tǒng)存在的主要問題是沒有穩(wěn)流設(shè)備，煤粉倉下煤不穩(wěn)定；沒有計量設(shè)備，煤粉倉喂煤波動較大。喂煤量要通過喂煤機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行折算，喂煤精度一般情況下在5%左右，當(dāng)遇到空倉或塌倉時喂煤精度將達(dá)到10%或更低。 
1.2　用羅茨風(fēng)機輸送煤粉的喂煤系統(tǒng) 
　　
70年代末到80年代中期，喂料設(shè)備及粉狀物料的計量設(shè)備都有了較大的發(fā)展，給喂煤系統(tǒng)提供了新的裝備。這期間建成的水泥廠其喂煤系統(tǒng)大都采用了不同形式的穩(wěn)流設(shè)備，如大循環(huán)、稱重倉或在煤粉倉上加高低位指示及報警裝置，使煤粉倉的倉壓始終保持在一定范圍內(nèi)，此時喂煤精度取決于喂煤設(shè)備的精度，如仍采用一般葉輪式喂煤機或螺旋式喂煤機，喂煤精度只有5%左右，如采用精度高一點喂煤設(shè)備，再配上計量設(shè)備，喂煤精度可以達(dá)到3%左右。 
　　
另外，這期間建成的水泥廠由于采用的燃燒器不同，煤粉輸送方式也有所不同。當(dāng)使用單通道燃燒器時，煤粉輸送仍用離心風(fēng)機，因返風(fēng)不太嚴(yán)重又采用了穩(wěn)流設(shè)備，使喂煤精度較以前有所提高。而使用三通道燃燒器時，由于煤粉輸送采用的是羅茨風(fēng)機，風(fēng)壓高，一般在30～50kPa左右，見圖2。進(jìn)入輸送設(shè)備(螺旋泵、噴射泵等)的氣體大部分用來輸送煤粉，但仍有很小一部分氣體經(jīng)計量和喂煤設(shè)備從煤粉倉放出，當(dāng)煤粉倉中煤粉較多，倉壓較高時氣體不易排出，就會在下煤溜子或煤粉倉中形成氣栓即我們常說的另一種起拱現(xiàn)象，這時喂料機轉(zhuǎn)動很快而煤粉下不來，當(dāng)氣栓內(nèi)的氣體壓力大到一定程度時將會沖破料層阻力迅速排出，或受到外界作用(如振動、敲擊等)使氣體迅速排出，氣體排出后煤粉迅速進(jìn)入輸送設(shè)備中形成跑煤。短時間后跑煤結(jié)束恢復(fù)正常，經(jīng)過一段時間的運轉(zhuǎn)，氣栓再度形成，這樣循環(huán)反復(fù)給喂煤量造成很大的波動，嚴(yán)重時會造成輸送管道堵塞，輸送設(shè)備跳閘。因此對于采用羅茨風(fēng)機送煤的喂煤系統(tǒng)解決返風(fēng)問題就顯得非常重要。 
　　 




　　圖2　用羅茨風(fēng)機輸送煤粉的喂煤系統(tǒng) 

　　從80年代末開始，我國在自行設(shè)計的同時，還引進(jìn)了一些新型干法生產(chǎn)線，引進(jìn)的生產(chǎn)線其喂煤系統(tǒng)比較完善，運行也比較好。自行設(shè)計的生產(chǎn)線上，也消化吸收了一些國外技術(shù)，但在設(shè)計和建設(shè)中一些細(xì)節(jié)的重要作用有時被忽略，如對放氣箱的作用就認(rèn)識不足，通常認(rèn)為可有可無，有的設(shè)計中雖然有，但在施工時又忽略了，或不能正確安裝，見圖3。 
　　 

圖3　放氣箱安裝 

　　若在喂煤系統(tǒng)中不設(shè)放氣箱或放氣箱放出的氣體處理不好導(dǎo)致放氣管堵死，使返風(fēng)無法排出形成氣栓，會給喂煤量造成很大的波動。如圖3中b、c兩種情況返風(fēng)與煤粉流沒有很好的分開，返風(fēng)中含有大量的煤粉，使入窯煤粉計量不準(zhǔn)。同時放氣箱排出的廢氣難于處理，直接排放會造成環(huán)境污染，雖然有的廠在排氣管上掛一布袋過濾廢氣，但兩三天就被煤粉堵死，返風(fēng)仍無法排出，有的廠將排氣管接在煤磨進(jìn)風(fēng)管上，當(dāng)煤磨停機時放氣箱即失去作用，仍會形成氣栓使喂煤量波動。因此充分認(rèn)識放氣箱的作用，作好放氣箱排氣的處理工作也是穩(wěn)定喂煤系統(tǒng)提高喂煤精度的一個重要內(nèi)容。 

2　穩(wěn)定回轉(zhuǎn)窯喂煤系統(tǒng)的措施 

　　 
2.1　保持煤粉有良好的流動性 
　　
為了達(dá)到這個目的，在煤粉制備過程中應(yīng)加強管理，努力降低入磨原煤水分、提高入磨風(fēng)溫、加強煤磨后面設(shè)備(如粗、細(xì)粉分離器、煤粉倉、管道等)的保溫，防止結(jié)露和煤粉吸潮等，使煤粉水分始終保持在1.0%以下。 

2.2　改進(jìn)煤粉倉結(jié)構(gòu)以減少煤粉在倉內(nèi)粘壁和棚料現(xiàn)象 
　　
1)煤粉倉的排料口不宜太小，圓形口直徑不小于500mm，長方口短邊不小于500mm。 
　　
2)煤粉倉錐體與水平的傾角一般應(yīng)大于60°，最好作成偏心倉，如圖4中a、b兩種形式。 
　　 




　　圖4　建議煤粉倉采用的幾種形式 

　　
3)在煤粉倉錐體加裝攪拌器，如圖4c。 
　　各廠還可根據(jù)本廠實際情況加以解決。 

2.3　采用合適的技術(shù)穩(wěn)定煤粉倉倉壓 
　　
1)喂煤系統(tǒng)采用大循環(huán)方式對于穩(wěn)定喂煤是一種簡單有效的方法。 
　　
2)可在煤粉倉上加裝高低位指示及報警裝置，使煤粉倉內(nèi)的倉壓保持在一定范圍內(nèi)，對緩解煤粉倉下煤波動有一定的作用。 
　　
3)采用稱重倉，并使煤粉倉上的荷重傳感器與煤倉的進(jìn)料設(shè)備組成自動調(diào)節(jié)回路，使煤粉倉重量始終保持不變。 

3　提高喂煤系統(tǒng)喂煤精度的途徑 

　　 
3.1　選用可靠的計量設(shè)備 
　　
在煤粉倉下煤穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，安裝運行可靠的計量設(shè)備，如在消化吸收引進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上我國開發(fā)的環(huán)狀天平計量秤、申克秤等，可使喂煤系統(tǒng)的喂煤精度提高至1%～1.5%左右。 

3.2　解決返風(fēng)問題 
　
　采用三通道燃燒器的窯，三通道燃燒器的阻力也比較大，因此解決喂煤系統(tǒng)的返風(fēng)問題對于穩(wěn)定喂煤系統(tǒng)提高喂煤精度具有重要的作用。 
　　
從圖5中可以看出煤粉輸送設(shè)備(螺旋泵、噴射泵等)不管內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何其外殼都是一個三通器。進(jìn)入輸送設(shè)備中的風(fēng)量等于輸送煤粉的風(fēng)量及返風(fēng)的風(fēng)量之和，即 
　　Q=Q1+Q2　(1) 
　　進(jìn)入輸送設(shè)備中的風(fēng)壓與輸送煤粉的氣體及返風(fēng)的風(fēng)壓相等，即: 
　　P=P1=P2　(2) 
　　 




　　圖5　返風(fēng)影響煤粉輸送的原理 

　　為了使返風(fēng)不影響喂煤系統(tǒng)的精度，一般在計量設(shè)備和輸送設(shè)備之間都設(shè)有鎖風(fēng)設(shè)備，由于鎖風(fēng)設(shè)備都有活動部件，這股風(fēng)是不可能完全鎖住的，因此必須減少這股風(fēng)對喂煤系統(tǒng)的影響。 
　　
1)從(1)式可知為了減少返風(fēng)量，選擇羅茨風(fēng)機時在滿足煤粉輸送量的前提下應(yīng)盡量減小風(fēng)機的風(fēng)量。 
　　
2)從(2)式可知，返風(fēng)的壓力等于輸送風(fēng)的壓力，而輸送風(fēng)的壓力就等于燃燒器的阻力和輸送管道阻力之和。由于燃燒器的阻力是一定的，因此為了減小返風(fēng)的壓力就應(yīng)減小輸送管道的阻力，在保證煤粉可以正常輸送的情況下盡量減小輸送風(fēng)的風(fēng)速。例如PZH水泥廠從窯頭向分解爐輸送煤粉的管道最初為Φ89×4.5的無縫鋼管，阻力很大，螺旋泵內(nèi)的煤粉被返風(fēng)頂住無法輸送走，造成螺旋泵的電動機經(jīng)常跳閘無法正常運轉(zhuǎn)。1天后換成Φ108×4無縫鋼管阻力減小，螺旋泵跳閘的現(xiàn)象有所緩和，煤粉勉強可以送走，但不能滿足分解爐需要。3天后換成Φ133×4的無縫鋼管，返風(fēng)現(xiàn)象大大減小，煤粉輸送基本正常，回轉(zhuǎn)窯大修時又換成Φ146×4的無縫鋼管，返風(fēng)基本上控制到最小程度，但仍不能完全杜絕，喂煤精度仍受到一定程度的影響。 
　　
3)既然不能杜絕返風(fēng)現(xiàn)象，對這股風(fēng)就必須進(jìn)行有效的疏導(dǎo)，建議在喂煤系統(tǒng)中增設(shè)放氣箱。要使放氣箱真正發(fā)揮作用，處理放氣箱排出的氣體也是十分關(guān)鍵的，這股風(fēng)雖然風(fēng)量不大但含有少量的煤粉，直接排放會造成環(huán)境污染，處理這股風(fēng)時既不能污染環(huán)境又要保證放氣箱內(nèi)有0.3～0.4kPa的微負(fù)壓存在，因此在喂煤系統(tǒng)中單獨設(shè)一個小除塵器是一種比較徹底的解決辦法。對于已建成的分解爐窯，由于三次風(fēng)管內(nèi)有0.3～0.4kPa的微負(fù)壓存在，可將放氣箱的放風(fēng)引入三次風(fēng)管內(nèi)，其中的煤粉被三次風(fēng)帶入分解爐內(nèi)燒掉不會造成環(huán)境污染，改造時采用這種方法也是可取的?？傊诮鉀Q了喂煤系統(tǒng)中的返風(fēng)問題后，喂煤系統(tǒng)的喂煤精度就可以大大提高，如廣東某廠在返風(fēng)問題沒有解決之前，環(huán)狀天平計量秤的設(shè)定值與實測值偏差一般在10%～20%，當(dāng)返風(fēng)問題解決之后設(shè)定值與實測值瞬時偏差在1.5%左右，長時間的平均偏差只有1%接近國外先進(jìn)水平，因此解決喂煤系統(tǒng)中的返風(fēng)問題值得高度重視。