回转窑喂料和喂煤波动的分析

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1、回转窑喂料和喂煤波动的分析关键字:回转窑-喂料-喂煤摘要:正常喂料和喂煤时料仓流动性和喂料机填充率的变动，使喂料和喂煤稳定性变差。同时系统的漏风 和滞后会改变计量的真实性，使自动调节作用被扰乱，同样破坏了喂料和喂煤稳定性，对回转窑操作带 来不利影响。尽管人们在工艺上采取了种种措施，但是回转窑的喂料和喂煤仍然存在着不稳定的因素，有时候还 相当严重。作者观察分析了造成不稳定的干扰因素，并采取了一些措施。1料仓内物料的流动性人们发现，除大颗粒物料属自由流动外（不含细粉），大部分物料都属于不自由流动体。后者的特征是 颗粒层中内力的作用大于重力，内力在流动开始以后会逐渐扰乱原有层面，并导致结管和结拱现象

2、。内 力产生的原因在于固体常能或多或少地把周围介质中的物质吸附向自由的表面。颗粒越小其比表面积越 大，表面自由焓越高，颗粒间的作用力越大，内力越强，表现出粉状物料具有粘结性。随着压力和物料 湿度的增加，物料更加密实。一开始在下料口附近物料中心局部形成自由下落，同时下料口边缘外始出现结拱条件，料拱形成下 料中断。在重力作用下，物料颗粒间形成剪力，并不断增加，当剪力超过料拱屈服强度时拱层出现崩塌， 剪力减小拱层再稳定，剪力再积累，这样不断循环，所以这种流动是不稳定的。为了提高料仓流动性应采用詹尼克整体流动斗仓设计法。但是，由于设计资料中不能方便地找到其 中要求的相关参数，所以在工程上很难应用该方法

3、，设计出流动性良好的料仓。我们可以采取如下一些 措施来做定性的处理使料仓的流动性得到改善：1）采用尽可能大的卸料口尺寸。2）采用大长宽比的卸料口。比如用长宽比为3的卸料门，流动性比圆形卸料口提高1倍。3）卸料口中心线与料仓中心线偏移。4）采用嵌入体加大流动带宽度，并破坏结拱条件。5）仓壁内使用衬板。一种是采用摩擦系数小的衬板，以促进整体流动。也可分段使用，即对筒仓直筒部分可以不作处理或者将筒仓壁处理得更粗糙一些，对筒仓和锥斗之间的过渡带使用仓壁摩擦系数最 小的材料，而对于斗仓部分可以使用仓壁摩擦系数略大的材料。第二种方式是在斗仓内采用粗糙和光滑 相间的2种壁面。物料沿着2种不同壁面将产生不同的

4、流动速度，从而降低结拱频率。6）采用大倾角斗仓或双曲面斗仓。这种措施可以提高流动性，但是结构变化大，会影响储存能力，也会 影响布置。2喂料机的不稳定因素中小型回转窑多采用双管螺旋喂料机喂生料和煤粉。虽然双管喂料机设计了一个很大的受料仓，以 求提高上部料仓的流动性，但由于料仓内给料螺旋为等径等距螺旋，其中物料只能从后部约1个螺距的宽 度上卸出，而前部不能卸出。原因是后部的1片螺旋由于进入螺旋体的物料被推向前部，出现了新的装料 空间，料仓中的物料才能进入该空间。而前部的螺旋体由于其空间被后部送来的物料充满，卸料口前部 的物料无法进入螺旋体而不能卸出。所以没有起到大卸料口的作用。干扰了喂料的稳定。另

5、一方面双管螺旋喂料机设计时并非填充率中=1，所以喂料时，每段等距螺旋体中的物料量不一定 相等，这样就会出现出料口的流量波动。若料仓流动不良，螺旋体的填充率会发生更大的变化。解决的方法可考虑：1）将仓内螺旋体改为从后向前逐渐增大的变径螺旋，这样才能使料仓在卸料口整个宽度上卸料。2）将喂料机出口的最后1片螺旋叶减小螺距形成前后输送能力差，使圆管内物料挤压密实，以达到每段等 距螺旋体中物料量相等，流量稳定的目的。3漏风影响窑尾喂料气力提升泵中料面偏低时漏风严重。漏风穿过稳流螺旋干扰了计量设备，使计量失准。反 复标定也不能解决问题，现场观察冲板流量计有冒灰现象，说明计量失准与漏风有很大关系。解决的方法

6、应考虑适当控制充气风量，调整喷嘴与输送管间距离，控制料面高度稳定在三分之二泵 高处。必要时可考虑稳流螺旋的放风措施。喂煤螺旋泵在小流量情况下，漏风更严重。目前使用的产品对螺旋泵进行了结构简化，动力消耗大 幅度下降，但是密封效果变差。改进的螺旋泵卸料口为斜面，阀板靠自重密封，喂料管有相当一部分伸 入混合室，使该部位气流压缩，阀板周围形成负压区。阀板有开启趋势而造成漏风。处理的方法可考虑 增加阀面密封面积，增加阀板配重。应使外阀面圆滑过渡以防止增加新的气流于扰。另外，在设计选型方面也存在规格过大问题。在实际生产中大多数情况使用流量远小于泵能力，所 以螺旋体内物料填充率偏低，起不到应有的料封作用。小

7、喂料量时的漏风很明显，造成气流对计量的冲 击。解决的方法可将拖动电动机改为双速电动机。在小流量下使用12极，大流量时切换至6极接法。4测量滞后带来的喂料不稳定性并非采用了自动控制系统喂料就一定能很好的稳定下来。自动化的良好作用是需要一定的内部和外 部条件才能有效工作。系统的主要干扰因素在于料仓卸料的不稳定性，其流动有相当的冲击性，造成喂料机内物料的填充 率发生跳动，相当于跃阶干扰，使自动调节比较困难。物料进入喂料机后从卸料口出来，对于0150mmx2500mm和中250mmx 2500mm双管螺旋喂料机最小输送时间分别为16. 4s和33. 5s。在调速 状态下，最大输送时间可能分别超过60s

8、和120s。也就是说喂料机进口出现的干扰要到16120s后才能 被测出。现场观察，干扰出现的时间仅12s，而测得的数据是数十秒之前的。自动凋节过程一般需要3 个周期的波动才能趋于稳定，1个周期约需35s。即出现1个干扰，自动控制系统从开始到稳定需要10s 左右的时间。这样从干扰出现到完成调节需要30130s。在这段时间内已有多个干扰进入，自动控制只 能频繁工作。况且，由于自动控制的滞后，系统只会越调越乱。螺旋泵采用很短的喂料长度，很高的转速。其喂料时间仅约0. 6s，对改善测量滞后非常有利。而且， 螺旋泵采用了变距螺旋，机内物料比较密实，填充率恒定，从而保证了喂料的稳定。若用螺旋泵的喂料 方式

9、改进喂料机，可能是一个很好的思路，它有利于大幅度降低滞后的影响。从自动化方面减少滞后影响的措施是调节器使用较大的比例度。另外，可考虑采用信号滤波以减少 不必要的调节，从而提高系统稳定性。同时还应确定适宜的积分时间常数。以防设置不当造成新的于扰源。5改造效果我们依据以上分析，对回转窑喂料和喂煤系统实施了改造。首先，我们将窑头和分解炉喂煤的螺旋 泵出口阀板增重，阀板背面作了抛圆处理。这样一方面增加了阀面压力，另一方面减少了阀区涡流对阀 板的影响，使密封效果改善。处理后，对喂料波动改善不大，但冲板流量计的冒灰现象得以消除。第二步，我们将喂料和喂煤的双管螺旋喂料机的受料仓内等径螺旋叶改为变径的；将出口

10、的最后1片 螺旋叶螺距改为原螺距的80%，并将生料气力提升泵前溢流螺旋输送机出口、窑头和窑尾输煤螺旋泵进 口加挂排风布袋。并将窑头输煤螺旋泵转速降至原来的1/2。通过以上处理，生料喂料的流量显示跳动从原来的土35. 5%下降到6. 6%；分解炉喂煤由于计量 设备问题不便与改造前对比，改造后的流量显示跳动为11.5%；窑头喂煤改造前流量显示跳动土50%， 改造后跳动的改善幅度不大，但是改变螺旋泵转速之后流量跳动明显下降，显示跳动为16. 7%，而且 螺旋泵进口的排风布袋变瘪。说明螺旋泵的漏风已被有效扼制。稳定回转窑喂煤系统提高喂煤精度的途径作者:史德深，马文毓单位:合肥水泥研究设计院2007-5

11、-17关键字:回转窑-煤粉称-改良措施摘要:从煤粉特性、煤粉仓结构、喂料及输送设备的性能等方面分析了影响回转窑喂煤系 统喂煤精度的主要因素及存在的主要问题，在此基础上提出稳定喂煤系统，提高喂煤精 度的途径。稳定和提高回转窑喂煤系统精度一直是水泥工作者努力追求的目标，特别是新型干法窑，由 于窑比较短，长径比一般在15左右，分解炉的容积也十分有限，物料在窑及分解炉内的停留 时间都很短，一旦喂煤量发生波动将直接影响入窑生料的分解率及熟料产质量。1我国水泥工业回转窑喂煤系统的现状及存在问题1.1用离心风机输送煤粉的喂煤系统60年代以前建成的生产线一般为干法中空窑或湿法长窑，这些窑的燃烧器多为单通道，喂

12、煤 系统比较简单，一般由煤粉仓、叶轮式喂煤机或螺旋式喂煤机组成，煤粉由离心风机输送， 见图1。图1用离心风机输送煤粉的喂煤系统这种喂煤系统存在的主要问题是没有稳流设备，煤粉仓下煤不稳定；没有计量设备，煤 粉仓喂煤波动较大。喂煤量要通过喂煤机的转速进行折算，喂煤精度一般情况下在5%左右， 当遇到空仓或塌仓时喂煤精度将达到10%或更低。1.2用罗茨风机输送煤粉的喂煤系统 70年代末到80年代中期，喂料设备及粉状物料的计量设备都有了较大的发展，给喂煤系统提 供了新的装备。这期间建成的水泥厂其喂煤系统大都采用了不同形式的稳流设备，如大循环、 称重仓或在煤粉仓上加高低位指示及报警装置，使煤粉仓的仓压始终

13、保持在一定范围内，此 时喂煤精度取决于喂煤设备的精度，如仍采用一般叶轮式喂煤机或螺旋式喂煤机，喂煤精度 只有5%左右，如采用精度高一点喂煤设备，再配上计量设备，喂煤精度可以达到3%左右。另外，这期间建成的水泥厂由于采用的燃烧器不同，煤粉输送方式也有所不同。当使用单通 道燃烧器时，煤粉输送仍用离心风机，因返风不太严重又采用了稳流设备，使喂煤精度较以 前有所提高。而使用三通道燃烧器时，由于煤粉输送采用的是罗茨风机，风压高，一般在30 50kPa左右，见图2。进入输送设备（螺旋泵、喷射泵等）的气体大部分用来输送煤粉，但仍有 很小一部分气体经计量和喂煤设备从煤粉仓放出，当煤粉仓中煤粉较多，仓压较高时气

14、体不 易排出，就会在下煤溜子或煤粉仓中形成气栓即我们常说的另一种起拱现象，这时喂料机转 动很快而煤粉下不来，当气栓内的气体压力大到一定程度时将会冲破料层阻力迅速排出，或 受到外界作用（如振动、敲击等）使气体迅速排出，气体排出后煤粉迅速进入输送设备中形成 跑煤。短时间后跑煤结束恢复正常，经过一段时间的运转，气栓再度形成，这样循环反复给 喂煤量造成很大的波动，严重时会造成输送管道堵塞，输送设备跳闸。因此对于采用罗茨风 机送煤的喂煤系统解决返风问题就显得非常重要。图2用罗茨风机输送煤粉的喂煤系统从80年代末开始，我国在自行设计的同时，还引进了一些新型干法生产线，引进的生产 线其喂煤系统比较完善，运行

15、也比较好。自行设计的生产线上，也消化吸收了一些国外技术， 但在设计和建设中一些细节的重要作用有时被忽略，如对放气箱的作用就认识不足，通常认为可有可无，有的设计中虽然有，但在施工时又忽略了，或不能正确安装，见图3。a-正韵生装h放气值安装错误（无好流板）侥内筒）图3放气箱安装若在喂煤系统中不设放气箱或放气箱放出的气体处理不好导致放气管堵死，使返风无法 排出形成气栓，会给喂煤量造成很大的波动。如图3中b、c两种情况返风与煤粉流没有很好 的分开，返风中含有大量的煤粉，使入窑煤粉计量不准。同时放气箱排出的废气难于处理， 直接排放会造成环境污染，虽然有的厂在排气管上挂一布袋过滤废气，但两三天就被煤粉堵

16、死，返风仍无法排出，有的厂将排气管接在煤磨进风管上，当煤磨停机时放气箱即失去作用， 仍会形成气栓使喂煤量波动。因此充分认识放气箱的作用，作好放气箱排气的处理工作也是 稳定喂煤系统提高喂煤精度的一个重要内容。2稳定回转窑喂煤系统的措施2.1保持煤粉有良好的流动性为了达到这个目的，在煤粉制备过程中应加强管理，努力降低入磨原煤水分、提高入磨风温、 加强煤磨后面设备（如粗、细粉分离器、煤粉仓、管道等）的保温，防止结露和煤粉吸潮等， 使煤粉水分始终保持在1.0%以下。2.2改进煤粉仓结构以减少煤粉在仓内粘壁和棚料现象1）煤粉仓的排料口不宜太小，圆形口直径不小于500mm，长方口短边不小于500mm。2）

17、煤粉仓锥体与水平的倾角一般应大于60，最好作成偏心仓，如图4中a、b两种形式。8,椎体有一定的偏心b.桀体用隔板隔成C-安装有携排器的煤期仓两个偏心的锥体图4建议煤粉仓采用的几种形式3）在煤粉仓锥体加装搅拌器，如图4c。各厂还可根据本厂实际情况加以解决。2.3采用合适的技术稳定煤粉仓仓压1）喂煤系统采用大循环方式对于稳定喂煤是一种简单有效的方法。2）可在煤粉仓上加装高低位指示及报警装置，使煤粉仓内的仓压保持在一定范围内，对缓解 煤粉仓下煤波动有一定的作用。3）采用称重仓，并使煤粉仓上的荷重传感器与煤仓的进料设备组成自动调节回路，使煤粉仓 重量始终保持不变。3提高喂煤系统喂煤精度的途径3.1选用

18、可靠的计量设备在煤粉仓下煤稳定的基础上，安装运行可靠的计量设备，如在消化吸收引进技术基础上我国 开发的环状天平计量秤、申克秤等，可使喂煤系统的喂煤精度提高至1%1.5%左右。3.2解决返风问题采用三通道燃烧器的窑，三通道燃烧器的阻力也比较大，因此解决喂煤系统的返风问题对 于稳定喂煤系统提高喂煤精度具有重要的作用。从图5中可以看出煤粉输送设备（螺旋泵、喷射泵等）不管内部结构如何其外壳都是一个三通 器。进入输送设备中的风量等于输送煤粉的风量及返风的风量之和，即Q=Q1+Q2 进入输送设备中的风压与输送煤粉的气体及返风的风压相等，即:P=P1=P2 (2)图5返风影响煤粉输送的原理为了使返风不影响喂

19、煤系统的精度，一般在计量设备和输送设备之间都设有锁风设备， 由于锁风设备都有活动部件，这股风是不可能完全锁住的，因此必须减少这股风对喂煤系统 的影响。1) 从(1)式可知为了减少返风量，选择罗茨风机时在满足煤粉输送量的前提下应尽量减小风机 的风量。2) 从(2)式可知，返风的压力等于输送风的压力，而输送风的压力就等于燃烧器的阻力和输送 管道阻力之和。由于燃烧器的阻力是一定的，因此为了减小返风的压力就应减小输送管道的 阻力，在保证煤粉可以正常输送的情况下尽量减小输送风的风速。例如PZH水泥厂从窑头向 分解炉输送煤粉的管道最初为89x4.5的无缝钢管，阻力很大，螺旋泵内的煤粉被返风顶住 无法输送走

20、，造成螺旋泵的电动机经常跳闸无法正常运转。1天后换成108x4无缝钢管阻力 减小，螺旋泵跳闸的现象有所缓和，煤粉勉强可以送走，但不能满足分解炉需要。3天后换 成133x4的无缝钢管，返风现象大大减小，煤粉输送基本正常，回转窑大修时又换成146x4 的无缝钢管，返风基本上控制到最小程度，但仍不能完全杜绝，喂煤精度仍受到一定程度的 影响。3) 既然不能杜绝返风现象，对这股风就必须进行有效的疏导，建议在喂煤系统中增设放气箱。 要使放气箱真正发挥作用，处理放气箱排出的气体也是十分关键的，这股风虽然风量不大但 含有少量的煤粉，直接排放会造成环境污染，处理这股风时既不能污染环境又要保证放气箱 内有0.30

21、.4kPa的微负压存在，因此在喂煤系统中单独设一个小除尘器是一种比较彻底的解 决办法。对于已建成的分解炉窑，由于三次风管内有0.30.4kPa的微负压存在，可将放气箱 的放风引入三次风管内，其中的煤粉被三次风带入分解炉内烧掉不会造成环境污染，改造时 采用这种方法也是可取的。总之在解决了喂煤系统中的返风问题后，喂煤系统的喂煤精度就 可以大大提高，如广东某厂在返风问题没有解决之前，环状天平计量秤的设定值与实测值偏 差一般在10%20%，当返风问题解决之后设定值与实测值瞬时偏差在1.5%左右，长时间的 平均偏差只有1%接近国外先进水平，因此解决喂煤系统中的返风问题值得高度重视。分解炉喷煤管堵煤的原因

22、及措施徐德存（安徽省铜陵水泥有限责任公司（244000）我公司1 200 t/眼改生产线投产之初，分解炉喷煤管经常堵煤。分解炉喷煤管的供气压力始 终处于波动状态，随着喂煤量的加大，压力波动更大，说明喷煤管内煤粉存在不均匀现象， 表现在分解炉出口温度也相应波动，给旋窑操作造成很大困难。更为严重的是，当喷煤管压 力居高不下时，罗茨风机的传动三角皮带因过载发热烧断，而被迫停窑。短短一个月内就因 分解炉喷煤管堵塞停窑多达10余次，严重制约了旋窑的正常生产。每次喷煤管堵塞时，我 们只有用压缩空气将管道内积煤慢慢吹掉。吹出的煤粉，烟尘弥漫，给现场环境造成极大污 染。1原因我们对引起堵煤的原因进行认真地排查分析，结果发现分解炉的二支路喷煤管 不对称，导致支路长的喷煤管因管阻大而易沉积煤粉，这是分解炉送煤不畅及堵煤的根本原 因所在。