殷新明

摘要:随着水泥工业技术进步,原先水泥生产中对计量与定量给料的应用要求和特点也在发生变化,如以前被普遍垢病的水泥厂高粉尘恶劣环境已经得到很大改善,但同时出现许多新的应用要求和特点。因此,水泥生产中的计量与定量给料技术是目前每个水泥企业所关心的问题。

关键词:水泥;计量与定量给料;技术

1 水泥生产过程中计量与定量给料的应用要求与特点

水泥生产工艺具有多样性,但不管采用何种生产工艺,都离不开物料的计量与定量给料。生产工艺越先进、单线规模越大,对计量与定量给料的要求就越高。本文以新型干法水泥生产工艺为对象,重点讨论生产用途的计量与定量给料的关键技术。

新型干法生产采用的物料基本上为固体物料,有块状、颗粒状和粉状等不同的物料形态,而且有不同的物理特性,物料的比重、水分、流动性等差异较大。计量与定量给料装置必须考虑被测物料不同的物理特性。这就一方面要求装置有较强的适应性,另一方面针对不同特性的物料、不同的工艺特点要采用不同的技术和装置。

水泥生产是典型的连续生产过程,规模越大,对生产的连续性要求越高。因此,对生产过程的关键设备要求更高的可靠性、稳定性和更低故障率。如大量大型电动设备的应用对计量与定量给料装置电控系统造成威胁,电控系统须通过严格的EMC抗干扰性测试,以克服现场的干扰影响。

对水泥生产提出的越来越强烈的环境保护要求同样适用于计量与定量给料装置。计量与定量给料装置的设计要考虑对扬尘的控制,特别是对流动性良好的粉状物料要求密闭性好,甚至达到全密闭。

产用途计量的精度一般要低于商业用途的计量精度要求,但随着生产现代化程度的提高、生产管理也越来越定量化、精细化,较高的计量精度成为企业新的追求。

产规模的大型化也对计量与定量给料提出了新的要求。不同物料在大流量时呈现出一些新的问题,这时,大型化就不是等量放大这么简单了,大型化对计量和定量给料技术和装备成为一个新的发展焦点。

足企业现代化管理要求。如具有良好的开放性,配备国际标准的通讯协议等。

2 定量给料与配料

水泥生产中的物料配料是定量给料设备最初应用目标之一,一般在原料进入磨机之前,主要包括生料配料和水泥配料,所以同时可以实现磨机负荷的控制。

近二十几年来,水泥生产配料的定量给料装置在各种形式的尝试中变化和发展。斗式秤(简易斗式秤、减量法斗式秤)、圆盘秤、悬臂秤(悬臂式恒速皮带秤、双悬臂秤)、螺旋绞刀秤、核子皮带秤、调速皮带定量给料秤(机)等各种形式的定量给料装置在实践中检验、发展。在新型干法水泥生产工艺不断成熟的过程中,调速皮带定量给料秤(机)在这场应用竞赛中脱颖而出,以其系统精度高、运行稳定、占用空间小、使用维护简便、物料适应性强等优点,成为水泥生产配料系统的理想选择。特别对于新型干法工艺生料配料,调速皮带定量给料秤(机)目前在国内几乎是唯一的选择。

但是,要用好调速皮带定量给料秤也需要分析各种因素和条件,进行合理的设计。如进料斗的选择、主滚筒直径及秤体长宽设计等等。对于流动性较差的粘黏性物料或大流量物料,有时要考虑设置链板给料机或圆盘给料机等预给料装置。对于流动性很好的粉体物料则经常采用电动流量阀、回转叶轮给料机或螺旋给料机等作为预给料装置。具体选用时应根据物料特性和生产工艺条件作出适当选择。

尽管在选用调速皮带定量给料秤时已经有了谨慎的考虑,但随着新型干法水泥生产线规模的增大,新的问题还是会出现,如超大流量的石灰石会导致皮带严重磨损、打滑,仓压过大还会影响皮带定量给料机的精度;较大流量的粘土等粘湿性硅质原料或大块原料出仓时下料不畅,皮带无法把其从仓中直接拉出来;大流量定量给料机要配用较宽的皮带,导致皮带上的负荷分布不均,从而引起较大的测量误差等等。原来直接应用普通的皮带定量给料机进行配料控制的方法已经难以满足要求。对此,国内大型新型干法水泥生产线的配料定量给料系统也在不断的改善、发、改造原料仓及下料斗的结构,改善原料下料不畅问题。

改变定量给料秤主滚筒设计:加大滚筒直径,提高皮带与滚筒的接触面,从而提高摩擦力。为进一步防止皮带打滑,对主滚筒进行包胶处理。采用双侧压力传感器的测压系统。采用以上措施后,调速皮带定量给料机基本能满足2500t/d规模生产线的要求。

对于5000t/d及以上生产线生料配料中的石灰石和粘土的定量给料,国内多采用在料仓与皮带定量给料秤之间加一台板式喂料机,以解决直接使用皮带定量给料秤时出现的皮带打滑、仓压过大、皮带无法把粘湿性硅质原料或大块原料从仓中拉出等问题。实际使用效果普遍不太理想。国外设计较多直接采用裙板式定量给料机,这是板式喂料机和皮带定量给料机的结合,但绝不是国内原有的链板秤。裙板式定量给料机(Apron Weigh Feeder)动态精度为1%,能够满足大型水泥生产线配料要求。国内尚未见使用和生产的报道。

3 节能减排、资源综合利用中的计量与定料给料

水泥工业是能源、资源消耗性行业,是我国节能减排的重点行业。同时水泥生产工艺在节能减排、资源综合利用方面有其独特的优势,这就给计量与定料给料提出了新的要求,同时也是新的发展机遇。

节能减排、资源综合利用中可利用资源的情况比较复杂,种类多、不同物料的物理特性差异大。即便同一类物料也会在一些物理特征上呈现很大的差别,如水分、细度、流动性等,这给计量与定料给料提出了一些新的难题。以下是综合利用资源的简单分类和特点:

低品位资源的综合利用,如低热值煤、煤矸石、低品位矿石等。它们的物理特性与正常品位资源的基本一致,可以直接利用、或稍加修改就可利用现有计量与定量给料的单机与系统技术。

与现有物料的物理特征基本相似的废料的综合利用,如钢渣、硫酸渣、锅炉炉渣等工业炉渣。经过简单处理后,它们与水泥工业常用物料有相似的物理特性,计量与定量给料易于实现。

自身有较复杂物理特征的物料的综合利用,如粉煤灰、干电石渣粉等。

粉煤灰是目前水泥企业综合利用较普遍的资源,它的成分具有火山灰质特性,在生料配料中常作为硅质原料或铝质校正原料使用,以替代日益紧张的粘土资源;也广泛用作混合材料加入水泥粉磨系统,因其具有较大的活性而受到用户欢迎。粉煤灰具有比重低、流动性大、磨损性强等特点,但具体参数差距较大,如水份、细度等各厂都不同,所以同样的计量与定量给料系统在不同的厂可能会产生完成不同的结果。总体而言,粉煤灰的物理特性接近煤粉,但流动性比煤粉更好,粉煤灰的计量与定量给料系统组成与煤粉相类似,考虑到经济性,对大多数粉煤灰应用的计量与定量给料系统比煤粉简单。目前给料装置应用最多的是螺旋给料机;计量设备采用转子秤较多,更经济的方式是采用计量绞刀,皮带定量给料机存在粉尘污染问题,而冲板流量计并不适合用于粉煤灰。前尚未广泛采用的废物综合利用,如工业废物、生活垃圾等。工业废物种类繁多,只能视具体情况设计相应的计量与定量给料系统。生活垃圾在其他的垃圾处理场所,如垃圾发电厂等,其计量与定量给料大多采用皮带定量给料机,但实际使用中还是有不少问题,如污染问题等。目前国内尚未见水泥生产线处理生活垃圾的信息,因此相关问题有待在实际需要时解决。

4 结束语

随着水泥工业的不断发展,企业对生产过程中的物料计量与定量给料要求越来越高。要解决技术与应用的“供需”矛盾,我们要从两方面着手,一是要全面、系统性地考虑物料计量与定量给料的问题,它不仅仅是机械、计量与自动化专业的技术问题,同时也是工艺、材料等其他专业的技术问题。二是要积极探索应用新技术、新工艺、新材料,有创新才能有发展,才能满足现代水泥生产的迫切需要,才能走出国门、走向世界。