提高生料入窯喂料穩(wěn)定性的措施

  我公司2500t/d和5000t/d兩條生產(chǎn)線生料均化庫底喂料系統(tǒng)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(jié)構(gòu)簡單且性能穩(wěn)定，在國內(nèi)同期的生產(chǎn)線中有廣泛的應(yīng)用，但是由于該種喂料方式主要靠流量閥的開度調(diào)節(jié)，線性度不好，受標(biāo)準(zhǔn)倉位和充氣壓力等影響比較大，以至于入窯喂料穩(wěn)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(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，使得入窯喂料穩(wěn)定性得到了有效的提高。本文以5000t/d生產(chǎn)線為例進(jìn)行介紹。

  1 喂料系統(tǒng)流程及存在的問題

  生料均化庫庫底卸料采用對稱兩區(qū)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(biāo)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(biāo)值大小控制流量閥開度。庫底設(shè)備的收塵由中間倉頂部和均化庫外側(cè)兩個脈沖布袋除塵器承擔(dān)，提升機(jī)以及預(yù)熱器頂部斜槽內(nèi)收塵則是通過與C1旋風(fēng)筒連通來實現(xiàn)。喂料系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 入窯喂料系統(tǒng)示意

  生產(chǎn)中入窯喂料提升機(jī)功率（額定90kW，正常運行63kW左右）波動較大，達(dá)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(dá)8~10t/h，波動范圍超過流量設(shè)定值的3%。

  2 原因分析

  2.1 生料中間倉倉重不穩(wěn)定影響出料穩(wěn)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(shè)充氣箱，使粉體充分流態(tài)化后用流量閘閥的開度來控制出料量，此類調(diào)節(jié)裝置對倉壓及粉體流動性非常敏感，非線性變化嚴(yán)重，甚至可能出現(xiàn)調(diào)節(jié)失控現(xiàn)象。我們經(jīng)過試驗對比發(fā)現(xiàn)，倉重相差1t，其他條件不變時，流量計的反饋數(shù)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(chǎn)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(jié)，我們認(rèn)為造成中間倉重波動的因素有：

  1）生料庫各個下料區(qū)的下料性能不一致

  生料庫6個下料區(qū)內(nèi)都埋有各自的充氣箱，經(jīng)過長時間使用后，充氣箱和管道等出現(xiàn)了損壞或堵死情況，造成各個區(qū)域之間的充氣流態(tài)化能力各有不同。在實際生產(chǎn)使用中，為了保證均化效果，6個下料區(qū)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(diào)節(jié)流量閥開度來保持中間倉重，由于各區(qū)的下料能力不同，所以往往會造成調(diào)節(jié)滯后，進(jìn)而引起中間倉重的較大波動。

  2）換區(qū)影響了下料穩(wěn)定性

  生料庫內(nèi)6個區(qū)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(fēng)機(jī)，然后統(tǒng)一通過一組電磁閥來分配控制。

  換區(qū)時，一方面由于電磁閥開度影響，系統(tǒng)通風(fēng)阻力會有驟然增加的現(xiàn)象，以至于每當(dāng)換區(qū)時羅茨風(fēng)機(jī)的安全閥會打開放氣。壓力的驟然變化會造成庫內(nèi)物料的充氣程度變化，進(jìn)而造成出料速度變化，經(jīng)觀察研究，去除這個影響需要2~3min時間。

  另一方面，換區(qū)后由于前一區(qū)內(nèi)仍然存在較多高充氣率和高流態(tài)化的生料，很難被截斷，所以在氣動流量閥關(guān)閉后的一段時間內(nèi)，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(qū)生料充氣流動性和閥門縫隙的不同而不同，進(jìn)而造成了倉重的波動。

  2.2 喂料系統(tǒng)內(nèi)壓力波動影響了喂料控制回路

  中間倉出料系統(tǒng)是通過PID程序調(diào)節(jié)流量閥進(jìn)行控制的，沖擊流量計檢測出倉物料增加出料流量與設(shè)定流量的偏差，然后通過PID算法來調(diào)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(chǎn)生較大的力，從而引起反饋數(shù)值的變化。為了驗證，我們在出料斜槽上方增加了負(fù)壓表，發(fā)現(xiàn)喂料系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)壓變化巨大且與沖擊流量計的反饋波動存在明顯的相關(guān)性。

  根據(jù)現(xiàn)場流程來看，造成喂料系統(tǒng)內(nèi)壓力變化的原因主要有兩個方面，一是為喂料系統(tǒng)收塵的兩個袋式除塵器脈沖反吹時收塵風(fēng)量變化大；另一個是C2-C1管道內(nèi)的壓力存在波動，通過收塵管道影響了喂料系統(tǒng)壓力穩(wěn)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(shè)定流量的偏差，通過PID算法來調(diào)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(jìn)行改動

  將“助流空氣截止后流量閥自動關(guān)閉”的做法改變?yōu)椤爸骺諝怅P(guān)閉后流量閥關(guān)閉到20%”，這樣可以使后續(xù)余料平緩流出，減少流量閥關(guān)閉后因縫隙不同造成的出料波動；將換區(qū)時“前一區(qū)助流空氣截止，后一區(qū)同時開啟充氣”的做法，改變?yōu)椤扒耙粎^(qū)三個電磁閥陸續(xù)截止助流空氣，后一區(qū)同時陸續(xù)開啟充氣”，這樣減少了助流空氣的壓力波動，避免了系統(tǒng)換區(qū)時羅茨風(fēng)機(jī)安全閥放氣現(xiàn)象的出現(xiàn)。

  3.3 吹庫風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速

  將吹庫的羅茨風(fēng)機(jī)改為變頻控制，有利于入庫助流空氣壓力的穩(wěn)定，同時在羅茨風(fēng)機(jī)管道上增加遠(yuǎn)傳壓力表，然后使壓力反饋與庫底羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，這樣可以使入庫風(fēng)壓進(jìn)一步得到穩(wěn)定。

  3.4 采取措施使出料系統(tǒng)內(nèi)的氣壓穩(wěn)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(tǒng)內(nèi)壓力的影響。出料系統(tǒng)收塵負(fù)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(bǔ)充，使得流量計上方始終保持穩(wěn)定的微負(fù)壓環(huán)境。

圖2 斜槽上方增加排空管

  4 整改后的效果

  改造后生料下料穩(wěn)定性明顯提高，喂料秤反饋數(shù)值波動變小，窯系統(tǒng)臺時產(chǎn)量提高，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

  表1 改造前后統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比