利用新傳感器技術(shù)尋求成功·水泥廠的未來在于加大科研投入力度

曼尼什·帕特爾(印度科學(xué)家)，討論了一種新的傳感器技術(shù)，該技術(shù)通過空氣和工藝氣體流量監(jiān)測(cè)方面的新進(jìn)展，進(jìn)一步優(yōu)化水泥廠的工藝。

水泥行業(yè)對(duì)全球建筑和基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，2021年全球水泥產(chǎn)量約為44億噸。全球最大的水泥生產(chǎn)國(guó)是中國(guó)，占全球產(chǎn)能的55%以上，印度是第二大生產(chǎn)國(guó)，約占7%。Covid-19爆發(fā)后，世界各地農(nóng)村和城市基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的需求突然增加，這種需求激增在不發(fā)達(dá)國(guó)家最為明顯。印度的“智慧城市”項(xiàng)目等舉措將進(jìn)一步刺激對(duì)水泥產(chǎn)品的長(zhǎng)期需求，以及對(duì)現(xiàn)有水泥廠進(jìn)行技術(shù)改造，進(jìn)行針對(duì)成本和能源優(yōu)化的升級(jí)。

水泥工業(yè)是能源最密集的工業(yè)部門之一。能源消耗占總生產(chǎn)成本的40-60%。由于需求不斷增加，效率的優(yōu)化將成為當(dāng)今水泥廠運(yùn)營(yíng)商的關(guān)鍵目標(biāo)，這很大程度上取決于各種工藝參數(shù)（例如溫度、壓力和流量/液位）的準(zhǔn)確且可重復(fù)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

通常，在水泥工業(yè)中，壓力和溫度用于計(jì)算與風(fēng)機(jī)/鼓風(fēng)機(jī)速度和功耗相關(guān)的工藝氣體流量。然而，這一方式會(huì)在實(shí)際氣體流量和原動(dòng)機(jī)（例如風(fēng)扇/鼓風(fēng)機(jī)）的能耗方面產(chǎn)生很大的不確定性。

迫切需要實(shí)現(xiàn)最佳的空氣和工藝氣體流量測(cè)量，以提高水泥的整體質(zhì)量并提高其制造中涉及的各種工藝的效率和成本優(yōu)化。

預(yù)熱器工藝廢氣流量測(cè)

旋風(fēng)預(yù)熱器在水泥廠的回轉(zhuǎn)窯之前使用，用于加熱生料混合物，并在將其送入窯爐之前去除二氧化碳和水。水泥廠預(yù)熱器的質(zhì)量直接影響窯內(nèi)煅燒溫度的穩(wěn)定性和水泥熟料的質(zhì)量。通過測(cè)量降液管中的廢氣流量，操作人員可以利用下游引風(fēng)機(jī)的精細(xì)控制，實(shí)現(xiàn)窯尾廢氣中氧化物含量的最佳控制。

由于管道直徑大、粉塵濃度高以及350–400°C左右的高溫，廢氣流量測(cè)量通常具有挑戰(zhàn)性。一般情況下，速度是通過皮托管臨時(shí)測(cè)量的，交叉檢查的不確定度很高，這無助于生產(chǎn)過程的有效控制。

熟料冷卻機(jī)風(fēng)機(jī)流量測(cè)

熟料冷卻機(jī)是熟料生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備，它有助于淬火和輸送從回轉(zhuǎn)窯排出的熱熟料，為回轉(zhuǎn)窯和預(yù)熱器系統(tǒng)提供熱空氣。作為高溫熟料釋放熱量的第一臺(tái)設(shè)備，對(duì)于降低煤耗、電耗、提高二次風(fēng)、三次風(fēng)溫度、提高熱回收率有著不可或缺的作用。

一臺(tái)好的熟料冷卻機(jī)可以通過兩種方式幫助水泥廠降低能耗：一是提高冷卻效率，降低熟料冷卻機(jī)本身的電耗；二是通過提高熱回收率，降低回轉(zhuǎn)窯和預(yù)熱系統(tǒng)的煤耗。對(duì)熟料冷卻器風(fēng)扇的有效控制對(duì)于實(shí)現(xiàn)高冷卻速率（與進(jìn)料速率調(diào)整有關(guān)）以及更高的能源效率至關(guān)重要。測(cè)量冷卻空氣的連續(xù)流量對(duì)于優(yōu)化熟料冷卻機(jī)的運(yùn)行起著重要作用。

由于高濃度的高磨蝕性熟料粉塵，熟料冷卻器風(fēng)扇的數(shù)據(jù)測(cè)量是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，這意味著流量傳感器需要堅(jiān)固且高度耐磨。目前，該應(yīng)用的流量測(cè)量解決方案的設(shè)備壽命有限，預(yù)期壽命約為1–6個(gè)月。