科里奥利力煤粉秤在水泥熟料烧成系统中的经济效益分析

  煤粉计量与输送是水泥厂烧成系统的关键环节。对设计者来说，煤粉秤及配套设备的选型是必须要考虑的，因为关系着烧成系统的温度运行；对于项目执行者来说，煤粉秤的经济效益是必须要考虑的，因为影响考核指标中烧成系统热耗的高低；对于使用者来说，煤粉秤的连续有效的运行，是稳定水泥烧成热工制度，提高熟料产质量，降低煤耗，保证系统安全和连续稳定运转的关键因素。目前市场主流水泥熟料烧成系统采用的煤粉秤，按照计量称重原理，分为科里奥利力秤和转子秤两种。

  本文将对比以上两种煤粉秤在国内某设计院两条相同规格的烧成系统生产应用情况，分析煤粉秤配套罗茨风机参数﹑一次风机参数，压缩空气使用量，烧成系统消耗燃料等方面的情况，量化生产运行参数，分析科里奥利力秤运行经济效益。

  两种煤粉秤原理简析

  科里奥利力秤计量煤粉原理为：煤粉料流由可调速的分格轮喂料装置进入科里奥利力秤秤体，秤体上的叶轮在转动过程中，由料流施加科里奥利力，秤体叶轮主轴上扭力传感器检测到该力后，由一套信号检测处理装置处理该扭力信号并计算出料流流量，与控制系统中设定的料流流量进行对比，反馈调节喂料中分格轮转速，以最终达到实际料流流量与设定值一致。

  转子秤计量煤粉原理为：煤粉料流直接喂入转子秤进料口至可调速分格轮秤盘上，分格轮秤盘转至约180度后，秤体下方进风口吹风，将煤粉带入上方煤粉出口，运行中由分格轮秤盘上的张力传感器将秤盘实时称重信号送入计量控制系统，计算出料流流量后与控制系统中设定的料流流量进行对比，反馈调节分格轮秤盘转速，以最终达到实际料流流量与设定值一致。

  市场上各厂家的这两种煤粉秤类型产品在结构和控制方面略有不同，但大致原理均基于以上所述。

  煤粉计量秤的工艺选型参数分析

  以两条国内某大型设计院5000t/d水泥熟料线项目上五级预热器配套Φ4.8×74回转窑为例，一线烧成系统煤粉秤选用国际领先品牌的转子秤，二线选用国际领先品牌的科里奥利力秤，项目采用燃料情况为：单位熟料热耗指标为3032kJ/kg-cl（725 kcal/kg-cl），烧成燃料煤炭（有褐煤和无烟煤两种），热值平均为23000kJ/kg（5500kcal/kg）。煤粉制备采用窑尾废气烘干，总图布置中煤粉仓至窑头燃烧器输送距离为：水平184m，煤粉输送高度15m，弯头6个；煤粉仓至窑尾燃烧器输送距离：水平距离70m，高度35m，弯头6个。据此计算煤粉计量秤的主要选型参数见表1。

  输送煤粉至窑头燃烧器用罗茨风机

  根据表1中两种秤厂家提供的输送煤粉至窑头的送煤风风量风压，选用罗茨风机参数如下表2。按照烧成系统年运转率90%计算，采用科里奥利力秤每年可节约用电82.78万kWh。

  输送煤粉至窑尾分解炉用罗茨风机

  根据表1中两种秤厂家提供的输送煤粉至窑尾分解炉的送煤风风量风压，选用罗茨风机参数如下表3。按照烧成系统年运转率90%计算，采用科里奥利力秤每年可节约用电50.46万kWh。

  窑头燃烧器用一次风机

  根据本项目采用的国际知名厂家燃烧器要求，窑头一次风按窑头燃烧空气量10%设定，同时按照天津水泥设计研究院《煤粉燃烧器系统设计规程》，燃烧器送煤风与一次风机送风比例可定为3.75：6.25。窑头一次风风机为罗茨风机，压力25kPa，其选型结果见表4。按照烧成系统年运转率90%计算，采用科里奥利力秤每年可节约用电49.98万kWh。

  压缩空气用量

  本项目两条生产线，均是窑头窑尾共用一个煤粉仓，煤粉仓锥体均为压缩空气助流装置。其中，煤粉转子秤工艺布置如下：转子秤秤体上带有一个校验小仓（厂家自带），小仓底部下料处配置一个旋转搅拌器，搅拌器需要压缩空气辅助搅拌，便于煤粉均匀稳定下料，厂家要求每个搅拌器提供压缩空气100Nm³/h，同时每台转子秤喷吹转子中煤粉需要12Nm³/h，该生产线煤粉秤共需压缩空气224Nm³/h。科里奥利力秤煤粉秤上喂料装置直接与煤粉仓对接，只需压缩空气保持秤体叶轮轴承周围微正压，防止水分﹑煤粉进入轴承而影响计量精度及轴承寿命，两台煤粉秤共需压缩空气65Nm³/h。根据国家标准GB/T 13278-1991 《一般用干螺杆空气压缩机技术条件》中公式换算，0.7MPa的压缩空气1Nm3消耗功率0.0867kW，得出压缩空气相关参数见表5。按照烧成系统年运转率90%计算，采用科里奥利力秤每年可节约用电10.87万kWh。

  送煤风量对热耗的影响

  送煤风量对烧成系统的热耗有着一定的影响。当送煤风量增大时，烧成系统的热耗也随之增加。因为在用煤量及煤质不变的情况下，烧成系统所需的总风量是不变的。送煤风量的增加过多，将引起燃烧器和窑头一次风机规格的加大。一次风量的增加将造成二次、三次风量的减少，烧成系统从冷却机回收热量减少，而这部分减少的热量需要由一次燃料（煤）来补充，所以单位熟料烧成热耗必然增大。所以，送煤风量不仅影响烧成热耗，也影响投资成本的增加。热耗随着送煤风量的增加幅度可以通过计算得出。

  窑头选用转子秤实际运行过程中一次风量VY1K为16853Nm³/h，选用科里奥利力秤实际运行过程中一次风量VY1K为10043Nm³/h，即入回转窑二次风风量VY2K减少6810Nm³/h。

  按照烧成系统年运转率90%计算，燃煤热值23000kJ/kg（5500kcal/kg）计算，采用科里奥利力秤每年可节约用煤4254吨。

  国产科里奥利力煤粉秤应用情况

  随着科里奥利力煤粉秤越来越广泛应用于水泥行业，同时自80年代起，我国水泥行业的迅速发展，国产科里奥利力煤粉秤越来越占据着国内水泥熟料烧成系统煤粉计量输送系统的主导地位。基于我司在南美的一条1000tpd熟料水泥生产线的考核报告，对比某国外知名品牌秤相关参数见表7。

  由上表所述，国产秤在送煤风量上与国外知名品牌秤相比较差别不大，对烧成系统影响一致。但是从数据上看，国产秤送煤过程中的料气比和压缩空气用量仍然较大。原因一为：国产秤厂家在接收到设计院煤粉管道布置图后，在煤粉管长度，弯头数量方面核算较为粗略，为保险起见，选用较大的罗茨风机以增大煤粉输送过程中的稳定性。原因二为：设备本身精密性的情况也需要更多的压缩空气进行清扫和微正压密封。总的趋势上看，国产秤随着国家科技总体实力的发展，以及行业自身的迫切需求，在精度﹑稳定性﹑能效性和经济效益方面与国外知名品牌差距越来越小。

  综上，对于典型5000tpd熟料烧成系统，科里奥利力煤粉秤应用在节能减排方面具有很大优势，从经济效益上分析，年节约用电近200万kWh，节约用煤约4200吨。两种秤目前都广泛用于水泥生产行业，由于测量原理的不同，科里奥利力秤整体性强，内部结构复杂，而转子秤则拆修简单，易于维护。科里奥利力秤轴承联动受力测量单元，易受水分﹑煤粉侵入，易磨损而计量喂料精度不易保障，对操作人员，维修人员要求性高，相对转子秤则皮实耐用。特别是国产科里奥利力秤的迅速发展，从设备成本上降低了水泥生产厂家的一次投入和长期维护成本，并节能减排方面考虑，科里奥利力秤作为水泥工业煤粉计量设备有其优越性。