稳定回转窑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。 
　　 

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)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。 
　　 




　　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　(1) 
　　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Φ89×4.5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，造成螺旋泵的电动机经常跳闸无法正常运转。1天后换成Φ108×4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Φ133×4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Φ146×4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0.3～0.4kPa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0.3～0.4kPa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。