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提高生料入窯喂料穩定性的措施

《水泥》雜志 · 2017-05-03 14:01  留言

我公司2500t/d和5000t/d兩條生產線生料均化庫底喂料系統采用的都是“充氣中間倉+氣動流量控制閥+沖擊流量計”模式。此種喂料控制方式結構簡單且性能穩定，在國內同期的生產線中有廣泛的應用，但是由于該種喂料方式主要靠流量閥的開度調節，線性度不好，受標準倉位和充氣壓力等影響比較大，以至于入窯喂料穩定性不足。我公司通過幾年的使用，采取了多項措施對該系統進行優化改進，使得入窯喂料穩定性得到了有效的提高。本文以5000t/d生產線為例進行介紹。

1 喂料系統流程及存在的問題

生料均化庫庫底卸料采用對稱兩區同時下料、輪流開啟的方式。出倉喂料則是通過“沖擊流量計+流量控制閥”PID程序回路控制，操作人員給定喂料量目標值，沖擊流量計檢測出實際喂料量，PID程序通過對比反饋與目標值大小控制流量閥開度。庫底設備的收塵由中間倉頂部和均化庫外側兩個脈沖布袋除塵器承擔，提升機以及預熱器頂部斜槽內收塵則是通過與C1旋風筒連通來實現。喂料系統工藝流程見圖1。

圖1 入窯喂料系統示意

生產中入窯喂料提升機功率（額定90kW，正常運行63kW左右）波動較大，達到±3kW，甚至±5kW以上，與周圍廠家相比波動較大，也使得流量波動達8~10t/h，波動范圍超過流量設定值的3%。

2 原因分析

2.1 生料中間倉倉重不穩定影響出料穩定性

中間倉卸料與出庫卸料方式一樣，都是通過在倉底吹入一定壓力的空氣，通過在料倉底部裝設充氣箱，使粉體充分流態化后用流量閘閥的開度來控制出料量，此類調節裝置對倉壓及粉體流動性非常敏感，非線性變化嚴重，甚至可能出現調節失控現象。我們經過試驗對比發現，倉重相差1t，其他條件不變時，流量計的反饋數值至少波動3t/h，倉重相差2t時，反饋值波動5~6t/h。而正常生產過程中，中間倉的倉重波動一般在±1.5t左右，也比其他兄弟廠家略高。

通過觀察總結，我們認為造成中間倉重波動的因素有：

1）生料庫各個下料區的下料性能不一致

生料庫6個下料區內都埋有各自的充氣箱，經過長時間使用后，充氣箱和管道等出現了損壞或堵死情況，造成各個區域之間的充氣流態化能力各有不同。在實際生產使用中，為了保證均化效果，6個下料區兩兩對稱地分為3個組，每組輪換下料20min。在輪換過程中由操作人員手動調節流量閥開度來保持中間倉重，由于各區的下料能力不同，所以往往會造成調節滯后，進而引起中間倉重的較大波動。

2）換區影響了下料穩定性

生料庫內6個區域充氣箱的氣源與出料斜槽的氣源是一體的，都來自庫底羅茨風機，然后統一通過一組電磁閥來分配控制。

換區時，一方面由于電磁閥開度影響，系統通風阻力會有驟然增加的現象，以至于每當換區時羅茨風機的安全閥會打開放氣。壓力的驟然變化會造成庫內物料的充氣程度變化，進而造成出料速度變化，經觀察研究，去除這個影響需要2~3min時間。

另一方面，換區后由于前一區內仍然存在較多高充氣率和高流態化的生料，很難被截斷，所以在氣動流量閥關閉后的一段時間內，在閥門縫隙中仍然存在出料情況，而且這個出料會因為各個區生料充氣流動性和閥門縫隙的不同而不同，進而造成了倉重的波動。

2.2 喂料系統內壓力波動影響了喂料控制回路

中間倉出料系統是通過PID程序調節流量閥進行控制的，沖擊流量計檢測出倉物料增加出料流量與設定流量的偏差，然后通過PID算法來調整氣動流量控制閥控制下料量。流動的氣體會對流量計測板產生較大的力，從而引起反饋數值的變化。為了驗證，我們在出料斜槽上方增加了負壓表，發現喂料系統內的負壓變化巨大且與沖擊流量計的反饋波動存在明顯的相關性。

根據現場流程來看，造成喂料系統內壓力變化的原因主要有兩個方面，一是為喂料系統收塵的兩個袋式除塵器脈沖反吹時收塵風量變化大；另一個是C2-C1管道內的壓力存在波動，通過收塵管道影響了喂料系統壓力穩定。

3 解決措施

3.1 增加中間倉料位PID控制回路

增加了中間倉料位PID控制回路，通過倉重傳感器檢測倉重，比較倉重變化量與設定流量的偏差，通過PID算法來調整流量閥，控制下料量，提高了控制精度。

3.2 出料控制思路進行改動

將“助流空氣截止后流量閥自動關閉”的做法改變為“助流空氣關閉后流量閥關閉到20%”，這樣可以使后續余料平緩流出，減少流量閥關閉后因縫隙不同造成的出料波動；將換區時“前一區助流空氣截止，后一區同時開啟充氣”的做法，改變為“前一區三個電磁閥陸續截止助流空氣，后一區同時陸續開啟充氣”，這樣減少了助流空氣的壓力波動，避免了系統換區時羅茨風機安全閥放氣現象的出現。

3.3 吹庫風機采用變頻調速

將吹庫的羅茨風機改為變頻控制，有利于入庫助流空氣壓力的穩定，同時在羅茨風機管道上增加遠傳壓力表，然后使壓力反饋與庫底羅茨風機轉速形成控制回路，中控操作人員給定吹庫壓力，由程序自動調節風機轉速，這樣可以使入庫風壓進一步得到穩定。

3.4 采取措施使出料系統內的氣壓穩定

在出料斜槽上方的收塵管上增加截止閥，阻斷倉頂除塵器與出料斜槽的連通，避免了倉頂除塵器脈沖反吹對出料系統內壓力的影響。出料系統收塵負壓則完全靠與C1-C2管道連接的收塵管保持，并在靠近沖擊流量計的斜槽上方增加了一個排空管與外界大氣連通（見圖2），引入外界空氣作為補充，使得流量計上方始終保持穩定的微負壓環境。