回轉(zhuǎn)窯喂料和喂煤波動(dòng)的分析

1 料倉內(nèi)物料的流動(dòng)性
　　人們發(fā)現(xiàn)，除大顆粒物料屬自由流動(dòng)外(不含細(xì)粉)，大部分物料都屬于不自由流動(dòng)體。后者的特征是顆粒層中內(nèi)力的作用大于重力，內(nèi)力在流動(dòng)開始以后會(huì)逐漸擾亂原有層面，并導(dǎo)致結(jié)管和結(jié)拱現(xiàn)象。內(nèi)力產(chǎn)生的原因在于固體常能或多或少地把周圍介質(zhì)中的物質(zhì)吸附向自由的表面。顆粒越小其比表面積越大，表面自由焓越高，顆粒間的作用力越大，內(nèi)力越強(qiáng)，表現(xiàn)出粉狀物料具有粘結(jié)性。隨著壓力和物料濕度的增加，物料更加密實(shí)。
　　一開始在下料口附近物料中心局部形成自由下落，同時(shí)下料口邊緣外始出現(xiàn)結(jié)拱條件，料拱形成下料中斷。在重力作用下，物料顆粒間形成剪力，并不斷增加，當(dāng)剪力超過料拱屈服強(qiáng)度時(shí)拱層出現(xiàn)崩塌，剪力減小拱層再穩(wěn)定，剪力再積累，這樣不斷循環(huán)，所以這種流動(dòng)是不穩(wěn)定的。
　　為了提高料倉流動(dòng)性應(yīng)采用詹尼克整體流動(dòng)斗倉設(shè)計(jì)法。但是，由于設(shè)計(jì)資料中不能方便地找到其中要求的相關(guān)參數(shù)，所以在工程上很難應(yīng)用該方法，設(shè)計(jì)出流動(dòng)性良好的料倉。我們可以采取如下一些措施來做定性的處理使料倉的流動(dòng)性得到改善：
1)采用盡可能大的卸料口尺寸。
2)采用大長寬比的卸料口。比如用長寬比為3的卸料門，流動(dòng)性比圓形卸料口提高1倍。
3)卸料口中心線與料倉中心線偏移。
4)采用嵌入體加大流動(dòng)帶寬度，并破壞結(jié)拱條件。
5)倉壁內(nèi)使用襯板。一種是采用摩擦系數(shù)小的襯板，以促進(jìn)整體流動(dòng)。也可分段使用，　　即對筒倉直筒部分可以不作處理或者將筒倉壁處理得更粗糙—些，對筒倉和錐斗之間的過渡帶使用倉壁摩擦系數(shù)最小的材料，而對于斗倉部分可以使用倉壁摩擦系數(shù)略大的材料。第二種方式是在斗倉內(nèi)采用粗糙和光滑相間的2種壁面。物料沿著2種不同壁面將產(chǎn)生不同的流動(dòng)速度，從而降低結(jié)拱頻率。
6)采用大傾角斗倉或雙曲面斗倉。這種措施可以提高流動(dòng)性，但是結(jié)構(gòu)變化大，會(huì)影響儲(chǔ)存能力，也會(huì)影響布置。

2 喂料機(jī)的不穩(wěn)定因素
　　中小型回轉(zhuǎn)窯多采用雙管螺旋喂料機(jī)喂生料和煤粉。雖然雙管喂料機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)很大的受料倉，以求提高上部料倉的流動(dòng)性，但由于料倉內(nèi)給料螺旋為等徑等距螺旋，其中物料只能從后部約1個(gè)螺距的寬度上卸出，而前部不能卸出。原因是后部的1片螺旋由于進(jìn)入螺旋體的物料被推向前部，出現(xiàn)了新的裝料空間，料倉中的物料才能進(jìn)入該空間。而前部的螺旋體由于其空間被后部送來的物料充滿，卸料口前部的物料無法進(jìn)入螺旋體而不能卸出。所以沒有起到大卸料口的作用。干擾了喂料的穩(wěn)定。
　　另一方面雙管螺旋喂料機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)并非填充率Ψ=1，所以喂料時(shí)，每段等距螺旋體中的物料量不一定相等，這樣就會(huì)出現(xiàn)出料口的流量波動(dòng)。若料倉流動(dòng)不良，螺旋體的填充率會(huì)發(fā)生更大的變化。
解決的方法可考慮：
1)將倉內(nèi)螺旋體改為從后向前逐漸增大的變徑螺旋，這樣才能使料倉在卸料口整個(gè)寬度上卸料。
2)將喂料機(jī)出口的最后1片螺旋葉減小螺距形成前后輸送能力差，使圓管內(nèi)物料擠壓密實(shí)，以達(dá)到每段等距螺旋體中物料量相等，流量穩(wěn)定的目的。

3 漏風(fēng)影響
　　窯尾喂料氣力提升泵中料面偏低時(shí)漏風(fēng)嚴(yán)重。漏風(fēng)穿過穩(wěn)流螺旋干擾了計(jì)量設(shè)備，使計(jì)量失準(zhǔn)。反復(fù)標(biāo)定也不能解決問題，現(xiàn)場觀察沖板流量計(jì)有冒灰現(xiàn)象，說明計(jì)量失準(zhǔn)與漏風(fēng)有很大關(guān)系。
　　解決的方法應(yīng)考慮適當(dāng)控制充氣風(fēng)量，調(diào)整噴嘴與輸送管間距離，控制料面高度穩(wěn)定在三分之二泵高處。必要時(shí)可考慮穩(wěn)流螺旋的放風(fēng)措施。
　　喂煤螺旋泵在小流量情況下，漏風(fēng)更嚴(yán)重。目前使用的產(chǎn)品對螺旋泵進(jìn)行了結(jié)構(gòu)簡化，動(dòng)力消耗大幅度下降，但是密封效果變差。改進(jìn)的螺旋泵卸料口為斜面，閥板靠自重密封，喂料管有相當(dāng)一部分伸入混合室，使該部位氣流壓縮，閥板周圍形成負(fù)壓區(qū)。閥板有開啟趨勢而造成漏風(fēng)。處理的方法可考慮增加閥面密封面積，增加閥板配重。應(yīng)使外閥面圓滑過渡以防止增加新的氣流于擾。
　　另外，在設(shè)計(jì)選型方面也存在規(guī)格過大問題。在實(shí)際生產(chǎn)中大多數(shù)情況使用流量遠(yuǎn)小于泵能力，所以螺旋體內(nèi)物料填充率偏低，起不到應(yīng)有的料封作用。小喂料量時(shí)的漏風(fēng)很明顯，造成氣流對計(jì)量的沖擊。
　　解決的方法可將拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)改為雙速電動(dòng)機(jī)。在小流量下使用12極，大流量時(shí)切換至6極接法。

4 測量滯后帶來的喂料不穩(wěn)定性
　　并非采用了自動(dòng)控制系統(tǒng)喂料就一定能很好的穩(wěn)定下來。自動(dòng)化的良好作用是需要一定的內(nèi)部和外部條件才能有效工作。
　　系統(tǒng)的主要干擾因素在于料倉卸料的不穩(wěn)定性，其流動(dòng)有相當(dāng)?shù)臎_擊性，造成喂料機(jī)內(nèi)物料的填充率發(fā)生跳動(dòng)，相當(dāng)于躍階干擾，使自動(dòng)調(diào)節(jié)比較困難。物料進(jìn)入喂料機(jī)后從卸料口出來，對于Φ150mmx2500mm和φ250mmx 2500mm雙管螺旋喂料機(jī)最小輸送時(shí)間分別為16．4s和33．5s。在調(diào)速狀態(tài)下，最大輸送時(shí)間可能分別超過60s和120s。也就是說喂料機(jī)進(jìn)口出現(xiàn)的干擾要到16—120s后才能被測出?，F(xiàn)場觀察，干擾出現(xiàn)的時(shí)間僅1—2s，而測得的數(shù)據(jù)是數(shù)十秒之前的。自動(dòng)凋節(jié)過程一般需要3個(gè)周期的波動(dòng)才能趨于穩(wěn)定，1個(gè)周期約需3～5s。即出現(xiàn)1個(gè)干擾，自動(dòng)控制系統(tǒng)從開始到穩(wěn)定需要l0s左右的時(shí)間。這樣從干擾出現(xiàn)到完成調(diào)節(jié)需要30～130s。在這段時(shí)間內(nèi)已有多個(gè)干擾進(jìn)入，自動(dòng)控制只能頻繁工作。況且，由于自動(dòng)控制的滯后，系統(tǒng)只會(huì)越調(diào)越亂。
　　螺旋泵采用很短的喂料長度，很高的轉(zhuǎn)速。其喂料時(shí)間僅約0．6s，對改善測量滯后非常有利。而且，螺旋泵采用了變距螺旋，機(jī)內(nèi)物料比較密實(shí)，填充率恒定，從而保證了喂料的穩(wěn)定。若用螺旋泵的喂料方式改進(jìn)喂料機(jī)，可能是一個(gè)很好的思路，它有利于大幅度降低滯后的影響。
　　從自動(dòng)化方面減少滯后影響的措施是調(diào)節(jié)器使用較大的比例度。另外，可考慮采用信號濾波以減少不必要的調(diào)節(jié)，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　　同時(shí)還應(yīng)確定適宜的積分時(shí)間常數(shù)。以防設(shè)置不當(dāng)造成新的于擾源。

5 改造效果
　　我們依據(jù)以上分析，對回轉(zhuǎn)窯喂料和喂煤系統(tǒng)實(shí)施了改造。首先，我們將窯頭和分解爐喂煤的螺旋泵出口閥板增重，閥板背面作了拋圓處理。這樣一方面增加了閥面壓力，另一方面減少了閥區(qū)渦流對閥板的影響，使密封效果改善。處理后，對喂料波動(dòng)改善不大，但沖板流量計(jì)的冒灰現(xiàn)象得以消除。
　　第二步，我們將喂料和喂煤的雙管螺旋喂料機(jī)的受料倉內(nèi)等徑螺旋葉改為變徑的；將出口的最后1片螺旋葉螺距改為原螺距的80％，并將生料氣力提升泵前溢流螺旋輸送機(jī)出口、窯頭和窯尾輸煤螺旋泵進(jìn)口加掛排風(fēng)布袋。并將窯頭輸煤螺旋泵轉(zhuǎn)速降至原來的1／2。
　　通過以上處理，生料喂料的流量顯示跳動(dòng)從原來的±35．5％下降到±6．6％；分解爐喂煤由于計(jì)量設(shè)備問題不便與改造前對比，改造后的流量顯示跳動(dòng)為±11．5％；窯頭喂煤改造前流量顯示跳動(dòng)±50％，改造后跳動(dòng)的改善幅度不大，但是改變螺旋泵轉(zhuǎn)速之后流量跳動(dòng)明顯下降，顯示跳動(dòng)為±16．7％，而且螺旋泵進(jìn)口的排風(fēng)布袋變癟。說明螺旋泵的漏風(fēng)已被有效扼制。