科里奧利力煤粉秤在水泥熟料燒成系統(tǒng)中的經(jīng)濟(jì)效益分析

  煤粉計(jì)量與輸送是水泥廠燒成系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對設(shè)計(jì)者來說，煤粉秤及配套設(shè)備的選型是必須要考慮的，因?yàn)殛P(guān)系著燒成系統(tǒng)的溫度運(yùn)行；對于項(xiàng)目執(zhí)行者來說，煤粉秤的經(jīng)濟(jì)效益是必須要考慮的，因?yàn)橛绊懣己酥笜?biāo)中燒成系統(tǒng)熱耗的高低；對于使用者來說，煤粉秤的連續(xù)有效的運(yùn)行，是穩(wěn)定水泥燒成熱工制度，提高熟料產(chǎn)質(zhì)量，降低煤耗，保證系統(tǒng)安全和連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素。目前市場主流水泥熟料燒成系統(tǒng)采用的煤粉秤，按照計(jì)量稱重原理，分為科里奧利力秤和轉(zhuǎn)子秤兩種。

  本文將對比以上兩種煤粉秤在國內(nèi)某設(shè)計(jì)院兩條相同規(guī)格的燒成系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用情況，分析煤粉秤配套羅茨風(fēng)機(jī)參數(shù)﹑一次風(fēng)機(jī)參數(shù)，壓縮空氣使用量，燒成系統(tǒng)消耗燃料等方面的情況，量化生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)，分析科里奧利力秤運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。

  兩種煤粉秤原理簡析

  科里奧利力秤計(jì)量煤粉原理為：煤粉料流由可調(diào)速的分格輪喂料裝置進(jìn)入科里奧利力秤秤體，秤體上的葉輪在轉(zhuǎn)動過程中，由料流施加科里奧利力，秤體葉輪主軸上扭力傳感器檢測到該力后，由一套信號檢測處理裝置處理該扭力信號并計(jì)算出料流流量，與控制系統(tǒng)中設(shè)定的料流流量進(jìn)行對比，反饋調(diào)節(jié)喂料中分格輪轉(zhuǎn)速，以最終達(dá)到實(shí)際料流流量與設(shè)定值一致。

  轉(zhuǎn)子秤計(jì)量煤粉原理為：煤粉料流直接喂入轉(zhuǎn)子秤進(jìn)料口至可調(diào)速分格輪秤盤上，分格輪秤盤轉(zhuǎn)至約180度后，秤體下方進(jìn)風(fēng)口吹風(fēng)，將煤粉帶入上方煤粉出口，運(yùn)行中由分格輪秤盤上的張力傳感器將秤盤實(shí)時(shí)稱重信號送入計(jì)量控制系統(tǒng)，計(jì)算出料流流量后與控制系統(tǒng)中設(shè)定的料流流量進(jìn)行對比，反饋調(diào)節(jié)分格輪秤盤轉(zhuǎn)速，以最終達(dá)到實(shí)際料流流量與設(shè)定值一致。

  市場上各廠家的這兩種煤粉秤類型產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)和控制方面略有不同，但大致原理均基于以上所述。

  煤粉計(jì)量秤的工藝選型參數(shù)分析

  以兩條國內(nèi)某大型設(shè)計(jì)院5000t/d水泥熟料線項(xiàng)目上五級預(yù)熱器配套Φ4.8×74回轉(zhuǎn)窯為例，一線燒成系統(tǒng)煤粉秤選用國際領(lǐng)先品牌的轉(zhuǎn)子秤，二線選用國際領(lǐng)先品牌的科里奧利力秤，項(xiàng)目采用燃料情況為：單位熟料熱耗指標(biāo)為3032kJ/kg-cl（725 kcal/kg-cl），燒成燃料煤炭（有褐煤和無煙煤兩種），熱值平均為23000kJ/kg（5500kcal/kg）。煤粉制備采用窯尾廢氣烘干，總圖布置中煤粉倉至窯頭燃燒器輸送距離為：水平184m，煤粉輸送高度15m，彎頭6個(gè)；煤粉倉至窯尾燃燒器輸送距離：水平距離70m，高度35m，彎頭6個(gè)。據(jù)此計(jì)算煤粉計(jì)量秤的主要選型參數(shù)見表1。

  輸送煤粉至窯頭燃燒器用羅茨風(fēng)機(jī)

  根據(jù)表1中兩種秤廠家提供的輸送煤粉至窯頭的送煤風(fēng)風(fēng)量風(fēng)壓，選用羅茨風(fēng)機(jī)參數(shù)如下表2。按照燒成系統(tǒng)年運(yùn)轉(zhuǎn)率90%計(jì)算，采用科里奧利力秤每年可節(jié)約用電82.78萬kWh。

  輸送煤粉至窯尾分解爐用羅茨風(fēng)機(jī)

  根據(jù)表1中兩種秤廠家提供的輸送煤粉至窯尾分解爐的送煤風(fēng)風(fēng)量風(fēng)壓，選用羅茨風(fēng)機(jī)參數(shù)如下表3。按照燒成系統(tǒng)年運(yùn)轉(zhuǎn)率90%計(jì)算，采用科里奧利力秤每年可節(jié)約用電50.46萬kWh。

  窯頭燃燒器用一次風(fēng)機(jī)

  根據(jù)本項(xiàng)目采用的國際知名廠家燃燒器要求，窯頭一次風(fēng)按窯頭燃燒空氣量10%設(shè)定，同時(shí)按照天津水泥設(shè)計(jì)研究院《煤粉燃燒器系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程》，燃燒器送煤風(fēng)與一次風(fēng)機(jī)送風(fēng)比例可定為3.75：6.25。窯頭一次風(fēng)風(fēng)機(jī)為羅茨風(fēng)機(jī)，壓力25kPa，其選型結(jié)果見表4。按照燒成系統(tǒng)年運(yùn)轉(zhuǎn)率90%計(jì)算，采用科里奧利力秤每年可節(jié)約用電49.98萬kWh。

  壓縮空氣用量

  本項(xiàng)目兩條生產(chǎn)線，均是窯頭窯尾共用一個(gè)煤粉倉，煤粉倉錐體均為壓縮空氣助流裝置。其中，煤粉轉(zhuǎn)子秤工藝布置如下：轉(zhuǎn)子秤秤體上帶有一個(gè)校驗(yàn)小倉（廠家自帶），小倉底部下料處配置一個(gè)旋轉(zhuǎn)攪拌器，攪拌器需要壓縮空氣輔助攪拌，便于煤粉均勻穩(wěn)定下料，廠家要求每個(gè)攪拌器提供壓縮空氣100Nm³/h，同時(shí)每臺轉(zhuǎn)子秤噴吹轉(zhuǎn)子中煤粉需要12Nm³/h，該生產(chǎn)線煤粉秤共需壓縮空氣224Nm³/h?？评飱W利力秤煤粉秤上喂料裝置直接與煤粉倉對接，只需壓縮空氣保持秤體葉輪軸承周圍微正壓，防止水分﹑煤粉進(jìn)入軸承而影響計(jì)量精度及軸承壽命，兩臺煤粉秤共需壓縮空氣65Nm³/h。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13278-1991 《一般用干螺桿空氣壓縮機(jī)技術(shù)條件》中公式換算，0.7MPa的壓縮空氣1Nm3消耗功率0.0867kW，得出壓縮空氣相關(guān)參數(shù)見表5。按照燒成系統(tǒng)年運(yùn)轉(zhuǎn)率90%計(jì)算，采用科里奧利力秤每年可節(jié)約用電10.87萬kWh。

  送煤風(fēng)量對熱耗的影響

  送煤風(fēng)量對燒成系統(tǒng)的熱耗有著一定的影響。當(dāng)送煤風(fēng)量增大時(shí)，燒成系統(tǒng)的熱耗也隨之增加。因?yàn)樵谟妹毫考懊嘿|(zhì)不變的情況下，燒成系統(tǒng)所需的總風(fēng)量是不變的。送煤風(fēng)量的增加過多，將引起燃燒器和窯頭一次風(fēng)機(jī)規(guī)格的加大。一次風(fēng)量的增加將造成二次、三次風(fēng)量的減少，燒成系統(tǒng)從冷卻機(jī)回收熱量減少，而這部分減少的熱量需要由一次燃料（煤）來補(bǔ)充，所以單位熟料燒成熱耗必然增大。所以，送煤風(fēng)量不僅影響燒成熱耗，也影響投資成本的增加。熱耗隨著送煤風(fēng)量的增加幅度可以通過計(jì)算得出。

  窯頭選用轉(zhuǎn)子秤實(shí)際運(yùn)行過程中一次風(fēng)量VY1K為16853Nm³/h，選用科里奧利力秤實(shí)際運(yùn)行過程中一次風(fēng)量VY1K為10043Nm³/h，即入回轉(zhuǎn)窯二次風(fēng)風(fēng)量VY2K減少6810Nm³/h。

  按照燒成系統(tǒng)年運(yùn)轉(zhuǎn)率90%計(jì)算，燃煤熱值23000kJ/kg（5500kcal/kg）計(jì)算，采用科里奧利力秤每年可節(jié)約用煤4254噸。

  國產(chǎn)科里奧利力煤粉秤應(yīng)用情況

  隨著科里奧利力煤粉秤越來越廣泛應(yīng)用于水泥行業(yè)，同時(shí)自80年代起，我國水泥行業(yè)的迅速發(fā)展，國產(chǎn)科里奧利力煤粉秤越來越占據(jù)著國內(nèi)水泥熟料燒成系統(tǒng)煤粉計(jì)量輸送系統(tǒng)的主導(dǎo)地位?；谖宜驹谀厦赖囊粭l1000tpd熟料水泥生產(chǎn)線的考核報(bào)告，對比某國外知名品牌秤相關(guān)參數(shù)見表7。

  由上表所述，國產(chǎn)秤在送煤風(fēng)量上與國外知名品牌秤相比較差別不大，對燒成系統(tǒng)影響一致。但是從數(shù)據(jù)上看，國產(chǎn)秤送煤過程中的料氣比和壓縮空氣用量仍然較大。原因一為：國產(chǎn)秤廠家在接收到設(shè)計(jì)院煤粉管道布置圖后，在煤粉管長度，彎頭數(shù)量方面核算較為粗略，為保險(xiǎn)起見，選用較大的羅茨風(fēng)機(jī)以增大煤粉輸送過程中的穩(wěn)定性。原因二為：設(shè)備本身精密性的情況也需要更多的壓縮空氣進(jìn)行清掃和微正壓密封?？偟内厔萆峡矗瑖a(chǎn)秤隨著國家科技總體實(shí)力的發(fā)展，以及行業(yè)自身的迫切需求，在精度﹑穩(wěn)定性﹑能效性和經(jīng)濟(jì)效益方面與國外知名品牌差距越來越小。

  綜上，對于典型5000tpd熟料燒成系統(tǒng)，科里奧利力煤粉秤應(yīng)用在節(jié)能減排方面具有很大優(yōu)勢，從經(jīng)濟(jì)效益上分析，年節(jié)約用電近200萬kWh，節(jié)約用煤約4200噸。兩種秤目前都廣泛用于水泥生產(chǎn)行業(yè)，由于測量原理的不同，科里奧利力秤整體性強(qiáng)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而轉(zhuǎn)子秤則拆修簡單，易于維護(hù)。科里奧利力秤軸承聯(lián)動受力測量單元，易受水分﹑煤粉侵入，易磨損而計(jì)量喂料精度不易保障，對操作人員，維修人員要求性高，相對轉(zhuǎn)子秤則皮實(shí)耐用。特別是國產(chǎn)科里奧利力秤的迅速發(fā)展，從設(shè)備成本上降低了水泥生產(chǎn)廠家的一次投入和長期維護(hù)成本，并節(jié)能減排方面考慮，科里奧利力秤作為水泥工業(yè)煤粉計(jì)量設(shè)備有其優(yōu)越性。