國產煤粉計量系統(tǒng)在燃用無煙煤生產線上的應用

  0 前言
  近年來,受煤炭資源、市場價格、運輸成本等影響,使用無煙煤作燃料,或改用無煙煤、劣質煤、煙煤無煙煤混燒的新型干法水泥生產線逐漸增多。以福建地區(qū)為例,近幾年新建的生產線大多燃用當地產的無煙煤。福建永安謀成、福建龍巖春馳兩條2500 t/d生產線均用無煙煤作燃料,2007年上半年相繼投入運行,喂煤系統(tǒng)均選用合肥水泥研究設計院研發(fā)的波特蘭KXT科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)。本文以這兩條生產線為例,進行影響煤粉計量系統(tǒng)的因素分析,并介紹國產煤粉計量系統(tǒng)在燃用無煙煤生產線上的使用情況。
 
  1煤粉細度對計量過程的影響
  1.1對穩(wěn)定喂煤的影響
  對煤粉計量系統(tǒng)的使用性能要求通常可用穩(wěn)、準、快來概括。即穩(wěn)定給料、準確計量、快速調節(jié)、穩(wěn)定給料是最基本要求.而按設定量穩(wěn)定給料是建立在準確計量和快速調節(jié)基礎之上的。要實現穩(wěn)定喂煤。首先要求給料裝置具有良好的密封性能,不沖料,不跑料,料流連續(xù)、均勻、穩(wěn)定。這也是控制系統(tǒng)對給料裝置的要求。否則會引起系統(tǒng)反饋調節(jié)震蕩,導致喂煤量頻繁大幅波動。
 
  新型干法工藝燃用的無煙煤,對煤粉細度有嚴格要求,通常需控制在1%以內,這樣的煤粉體積質量低,流動性好,增加了煤粉計量系統(tǒng)穩(wěn)定給料、準確計量與控制的難度。
 
  KXT科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)采用水平回轉式穩(wěn)流給料機作為喂料裝置。穩(wěn)流給料機由減壓倉、均壓倉、穩(wěn)流轉子腔組成。減壓倉內設有減壓轉子,使進入均壓倉內的物料不受煤粉倉料壓影響。均壓倉內設有攪拌臂。使物料充分活化,避免物料起拱、沾壁,消除物料死區(qū)。由于均壓倉內料壓均勻,為物料在相同體積質量條件下進人穩(wěn)流轉子腔創(chuàng)造了條件。穩(wěn)流腔內設有水平回轉分格輪,每轉一周輸送相同容積的物料。穩(wěn)流給料機由軸裝式減速機和電機驅動。采用變頻器調節(jié)電機轉速,變頻器受控于PLC。PLC根據瞬時流量檢測值與流量設定值比較結果,實時調控給料機轉速,使瞬時流量始終跟蹤設定流量.達到定量給料目的。減壓倉、均壓倉、穩(wěn)流腔的進料口和出料口均呈180度錯位布置。物料在穩(wěn)流給料機內經迷宮式流動方能離開給料機。
 
  為了應對無煙煤燒成工藝,XT科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)在給料機穩(wěn)料性能上作了重大改進。在轉子腔水平回轉分格輪轉子和葉片上均采取彈性密封措施,實現全密封、零間隙。密封件采用特殊材料制作,具有良好的耐磨、耐溫性能,使用壽命2年以上。不需拆卸轉子,即可更換密封板,維護十分方便。彈性密封技術不僅從根本上解決了高流動性、高細度煤粉跑料、沖料問題;同時,解決了剛性葉輪磨損后必須整體更換問題,節(jié)約了維護成本和時間。
 
  技術升級后的穩(wěn)流給料機在上述兩條生產線上取得了良好的使用效果。實際觀察表明,在煤粉細度<1%的條件下,沒有跑料沖料現象,料流均勻、連續(xù)、穩(wěn)定。在設定值不變的前提下,給料機變頻器最大調節(jié)幅度始終保持在1 Hz左右.為系統(tǒng)穩(wěn)定給料和準確控制提供了必備條件。
 
  1.2對輸送過程的影響
  在KXT系統(tǒng)中,經科氏力秤計量后的煤粉進入螺旋輸送泵。螺旋泵在系統(tǒng)中起到輸送和鎖風作用。在克服輸煤管道系統(tǒng)一定壓力的條件下,將科氏力秤計量后的煤粉快速、均勻送入輸煤管道中。尤其當管道內壓力變化或輸送風壓力波動時,螺旋泵必須具備有效阻斷輸送風返竄和正常輸送煤粉的功能,為計量設備提供正常工作條件。
 
  眾所周知,對同一規(guī)格型號的螺旋泵,其輸送能力在很大程度上取決于煤粉顆粒間內摩擦力大小。燃用無煙煤時,煤粉細度控制遠低于煙煤(通常在:1%以下),由于煤粉比表面積增加,體積質量降低,流動性更好,煤粉顆粒間內摩擦力大幅度減小,因此使螺旋泵輸送能力受到較大影響。并對設備密封性能提出更高要求。為滿足煤粉細度1%以下的使用要求,波特蘭研發(fā)了全新結構的新型螺旋泵。
 
  新型螺旋輸送泵綜合了傳統(tǒng)螺旋泵和富樂泵的合理成分。采用簡單的傳動結構,變節(jié)距螺旋設計,應用噴射原理。使螺旋泵出料端工作氛圍基本呈負壓狀態(tài),有效解決了輸煤管道系統(tǒng)壓力變化對螺旋泵出料帶來的影響;軸端密封采取氣體密封、油封、機械密封相組合的技術方案,密封性能優(yōu)越;將自主知識產權的耐磨材料技術用于泵螺旋的設計與制造過程,螺旋葉片使用壽命3年以上;采用外置可調式配重,可以根據不同的工況條件,改變配重大??;設手動黃油泵,使運動件潤滑加油簡便易行。使用效果表明,新型螺旋泵結構更加合理可靠。維護簡單,適應工藝系統(tǒng)壓力變化能力強,完全滿足高細度、高流動性煤粉輸送要求。
 
  1.3煤粉倉內料位變化及進料的影響
  計量設備安裝在煤粉倉底部,煤倉進煤時,料流的沖擊力會給穩(wěn)定喂煤帶來不利影響。尤其倉內料位過低時進煤,料流落差大。對倉內料層的沖擊力大。當該沖擊力與倉底卸料形成的向下拉力對接時,通常會出現沖料、跑料現象,導致計量系統(tǒng)喂煤量波動、失控。性能差的給料設備,甚至存在停止喂煤后仍有煤粉沖瀉現象。即使密封性能良好的計量設備也會因磨損而間隙變大。穩(wěn)料效果降低,必須適時調整間隙或更換部件。為此,無論是進口計量設備還是國產設備,作為使用條件,幾乎都要求煤粉倉內保有合理料位。因此,建議在選擇性能優(yōu)良計量設備的同時,工程設計中應考慮合理的倉容。使用無煙煤時,由于煤粉顆粒間內摩擦力小。煤倉進煤時,料流對倉內料層沖擊深度加深,倉容相對還要更大些。在條件允許的前提下,以盡量加大倉的高徑比為好。
 
  經過研究探討,采取緩沖、減壓、排氣等具體措施后,波特蘭KXT系統(tǒng)已有效解決了這一難題。在永安謀成、龍巖春馳燃用無煙煤的兩條2500砌生產線實際使用效果表明,煤粉倉料位變化,即使倉內料位偏低時進煤,對KXT系統(tǒng)穩(wěn)定給料和準確控制幾乎沒有影響。不存在沖料、跑料、計量系統(tǒng)喂煤量波動等現象,減少磨機啟停頻次,有利于生產調度和操作管理,有利于減少啟動電耗和電網安全。
 
  2 KXT系統(tǒng)運行數據
  龍巖春馳2500 t/d生產線調試期和正常生產期KXT科氏力秤系統(tǒng)秤運行數據分別見表1和表2。
 
表1春馳生產線調試期KXT科氏力秤系統(tǒng)秤運行數據
 
 
  1.設定值和顯示值單位為:t/h;2.偏差值為此兩值平均值之差;3.控制;準確度為偏差值與設定均值之比;4.統(tǒng)計時間為2007年6月3日;5.煤熱值(2.51~2.63)xl04kJ/kg
 
表2春馳生產線正常運行期KXT科氏力秤系統(tǒng)秤運行數據
 
 
  1.設定值和顯示值單位為:t/h;2.偏差值為此兩值平均值之差;3.控制準確度為偏差值與設定均值之比;4.統(tǒng)計時間為2007年6月9日;5.煤熱值(2.51~2.63)xl04kJ/kg
  表1和表2運行數據表明。KXT煤粉計量系統(tǒng)在燃用無煙煤水泥生產線上取得了令人滿意的使用效果。為此,龍巖春馳水泥公司現在建的第二條2500 t/d生產線同樣選用了KXT科氏力秤煤粉計量系統(tǒng)。
 
  3 結語
  眾所周知,在水泥生產過程中煤粉計量與控制對穩(wěn)定窯的熱工制度,提高熟料產、質量,降低能耗,提高自動化水平和管理水平起到極其重要的作用。窯系統(tǒng)喂煤量波動失控,會導致煤粉不完全燃燒。不僅造成能源浪費,同時使一氧化碳超標,給窯尾收塵系統(tǒng)安全運行帶來隱患。因此,必須選用計量準確,喂煤量穩(wěn)定、可調,響應速度快,對煤粉特性(煤種、細度、水分等)適應能力強的計量與控制系統(tǒng)。以期達到高產穩(wěn)產、節(jié)約能源,降低成本的目標。
 
  隨著我國水泥工業(yè)快速發(fā)展和技術進步,國產煤粉計量技術與裝備走向成熟。KXT科氏力秤煤粉計量與控制系統(tǒng)是通過技術創(chuàng)新取得的研究成果,是具有自主知識產權的國產技術裝備,該系統(tǒng)榮獲2006年度國家建材科技進步一等獎。目前,已有320余套一、二、三代不同技術級別的KXT系統(tǒng)運行在1000—5000t/d規(guī)模新型干法生產線上,產品遍布全國,市場占有率逐年上升,打破了我國水泥工業(yè)煤粉計量技術產品長期依賴進口的格局。30多臺配套對外工程總包出口國外,開創(chuàng)了我國煤粉計量技術與裝備出口的先河。

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