水泥生產(chǎn)工藝中的高精度板喂秤適應性探討

  摘要：

  文章通過對新型板喂秤的性能介紹，結合目前國內(nèi)大型水泥集團的使用案例，探討了新型板喂秤對現(xiàn)代水泥工藝改進的影響，為水泥行業(yè)改善配料工藝的穩(wěn)定性，節(jié)能降耗提供選型參考。

  關鍵詞：

  水泥配料；板喂秤；粘滯；高溫；抗倉壓；穩(wěn)定

  前言

  現(xiàn)代水泥行業(yè)的生產(chǎn)工藝中，原料粉磨及水泥粉磨的配料環(huán)節(jié)，關系到入窯生料及出廠水泥質(zhì)量的穩(wěn)定。而配料秤的選型對整個水泥廠生產(chǎn)過程的工藝狀況、運行過程控制、成本控制、產(chǎn)品質(zhì)量、運轉率等方面起著至關重要的作用。

  一、水泥行業(yè)固體物料配料工藝的現(xiàn)狀

  膠帶式定量給料機在水泥、冶金、礦山、電力、化工、煤炭、糧食、食品等工業(yè)領域被廣泛應用于生產(chǎn)過程的連續(xù)輸送及動態(tài)計量稱重控制中。然而，對于一些直徑較大的物料儲庫（如：石灰石、熟料、砂巖、骨料、礦石等）和流動性較差的物料儲庫（如粘土、硫酸渣、脫硫石膏、磷石膏、原煤、電石渣、紅土鎳礦等）而言，由于物料的特性及生產(chǎn)工藝的要求，料倉底部出料口必須設計較大的開口尺寸，才能滿足大流量物料、高濕高粘物料順暢下料的生產(chǎn)要求。這種大型料口在滿足下料暢通的同時對下級輸送設備的倉壓也較大，普通的膠帶式定量給料機因無法承受較大倉壓下的拖料要求，通常需要在庫底增加一臺板喂機作為預給料設備，先將物料從庫底拖出，進入一個中間小料斗，下級再增加一臺定量給料機計量，靠兩級設備連鎖控制來完成定量給料與計量的要求。

  該系統(tǒng)由于板喂機與膠帶式定量給料機必須安裝在不同的安裝平臺上，因此兩臺設備安裝空間位置的高度較高，設備投資及料庫土建的投資也較大。

  由于板喂機正常的工作狀態(tài)是高料層低速供料，而膠帶式定量給料機的控制流量通常是實時快速調(diào)節(jié)狀態(tài)，往往造成板喂機至定量給料機中間料斗內(nèi)的物料或多或少，易造成堵料或斷料，有的單位甚至單獨設置崗位工專人看守，是連續(xù)生產(chǎn)工藝控制環(huán)節(jié)的堵點和難點。

  對于溫度較高的水泥熟料的配料現(xiàn)狀，目前普遍采用的是在定量給料機上裝配高溫皮帶，以適應高溫熟料對環(huán)型膠帶的燙傷和碳化。然而國產(chǎn)橡膠帶在長期高溫狀態(tài)下的受熱伸長、碳化、龜裂、跑偏等是橡膠產(chǎn)品的固有特性，無法通過在皮帶表面的一層耐熱涂層來徹底解決問題。給生產(chǎn)中熟料的精確摻加和長期穩(wěn)定的調(diào)配帶來困難。

  二、新型板喂秤計量產(chǎn)品對傳統(tǒng)配料工藝的改善

  針對水泥行業(yè)配料工藝中存在的上述問題，若能將上述板式喂料機與皮帶計量秤合二為一，做成真正意義上的一體化高精度鏈板秤，不僅能夠解決膠帶式定量給料機無法承受較大倉壓的難題，還能有效降低原材料儲庫土建的費用，避免了板喂機和定量給料機難以同步調(diào)節(jié)的問題，同時為高溫熟料的配料環(huán)節(jié)也帶來了徹底的解決方案。

  這無疑將是動態(tài)稱重領域的一場革命。經(jīng)過技術人員多年的研究，一種全鋼結構的新型板喂秤應運而生了。

  由于板喂機是通過鏈輪、鏈條、鏈板、凸輪、輕軌、傳動等一系列全鋼結構的剛性機架將物料拖出庫底的。傳統(tǒng)的作用是用于庫底拖料。如何將其制造成高精度計量產(chǎn)品，一直是工業(yè)控制領域中的難題。而如何精確地將鏈板機鏈板上的物料重量有效地傳遞到軌道下部的荷重傳感器上，是能否制造出高精度板喂秤關鍵。因此，如何設計精妙的傳力機構就成了制造板喂秤的核心。

  目前，國內(nèi)一些嘗試制造板喂秤的廠家是將鏈板機的軌道截斷，在軌道下面安裝四只荷重傳感器用于傳力和計量。然而，由于主動鏈輪對鏈條的牽引力是水平向前的，而鏈板上承載物料的重力是垂直向下的，且前者的水平牽引力遠大于物料向下的重力，二者的綜合作用使得物料的重力無法有效地傳遞到傳感器上，其傳力機構的有效性和穩(wěn)定性無法保證，難以保證計量精度。

  因此，如何消除主動鏈輪鏈條的水平牽引力對物料向下重力的相互影響是板喂秤制造工藝中的關鍵。

  通過科技人員多年的潛心鉆研，結合國外同類產(chǎn)品的應用成果，已經(jīng)完善地解決了鏈板、鏈條、輕軌的有效傳力問題。其大致原理是：將運行軌道截斷為四段，其中外側兩段為承力導向軌道，外側兩段軌道只參與輸送不參與計量。中間兩段為稱量軌道。就中間兩段稱量軌道而言，其兩段軌道的外側分別固定在阻尼式回轉裝置上。由于鏈條通過回轉阻尼裝置的水平牽引力通過受力支點，因此相對水平牽引力而言，是不會產(chǎn)生力矩的。兩段軌道的內(nèi)側用高精度的簧片結構連接疊加在一起，使得稱量段的物料重量以力矩形式集中作用于荷重傳感器上。相對于回轉式阻尼裝置而言，疊加后的重力不僅有效地傳遞到了荷重傳感器上，同時也消除了鏈條水平牽引力對物料向下方向重力的影響，從而保證了傳力機構重量信號的精確傳遞和測量，是真正意義上的板喂秤。

  而速度的測量由于不存在像皮帶秤那樣皮帶打滑，而高強度的全鋼鏈板也不像皮帶容易受溫度變化而延展、拉伸等產(chǎn)生影響，其測速精度也優(yōu)于皮帶秤?；谥亓?、速度兩大因素的高精度檢測，從而確保計量結果的高精度。該計量形式的獨特設計是新型板喂秤的一大亮點，該設計取得了國家專利。

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  三、板喂秤計量產(chǎn)品的現(xiàn)場案例

  案例一：中鐵物資安徽鐵鵬水泥有限公司原砂巖定量給料皮帶秤由于無法承受較大的倉壓，常常造成皮帶秤被壓死堵轉的情況，原先的進料斗尺寸為B600mm×H200mm×L1500mm，下料暢通性差。更換板喂稱后進料斗尺寸擴大為B900mm×H600mm×L2500mm，徹底解決了砂巖下料不暢、計量不準的工藝情況。

  案例二：華潤水泥（武宣）有限公司原高硅粘土板喂稱改造。

  由于沒有配置原料烘干設備，黏土進庫的水份高達24%，受原先的進料斗尺寸的限制（B600mm×H150mm×L1500mm），皮帶秤經(jīng)常出現(xiàn)斷軸、卡死、打滑等情況，頻繁停機。

  自從設備更換板喂稱后，進料斗尺寸加大為B1200mm×H600mm×L3200mm，不僅滿足大倉壓的條件，還徹底解決了粘土下料不暢、計量不穩(wěn)定的工藝情況，從未出現(xiàn)過因板喂稱而停機的情況。

  案例三：華潤水泥（富川）有限公司石灰石板喂稱改造。

  原先石灰石生產(chǎn)工藝采用的是膠帶式定量給料機庫底配料模式。由于石灰石的大倉壓、高硬度、大流量，經(jīng)常出現(xiàn)皮帶壓死、打滑、斷帶、磨損漏料等嚴重影響生產(chǎn)的情況。

  更換為1600×5500mm的板喂稱后，秤體的最大流量達到550t/h，工藝情況大為改善，配料的準確性大大提高，從未出現(xiàn)過板喂秤發(fā)生故障的情況。

  案例四：葛洲壩（宜城）水泥有限公司高溫熟料板喂稱改造。

  由于出庫熟料的溫度較高，原先采用的皮帶秤經(jīng)常出現(xiàn)受熱后拉長，皮帶左右跑偏無法糾正；皮帶面出現(xiàn)龜裂、碳化的情況，故障頻發(fā)，皮帶更換維修率高，嚴重影響入磨熟料摻加量的穩(wěn)定性和水泥磨的運轉率。

  在更換全鋼結構的板喂稱后，可靠穩(wěn)定的計量，不僅精準控制了入磨熟料的摻加量，且大大降低了生產(chǎn)成本和設備維護率。為整個生產(chǎn)過程的穩(wěn)定、高效運行，提供了有力的保障。

  上述板喂稱在海螺、華潤、亞泥、紅獅、金隅、同力、中建材、中材、塔牌等大型水泥集團都有良好的使用業(yè)績，并在逐步推廣。

  四：小結

  由于現(xiàn)在水泥行業(yè)的產(chǎn)能過剩，減員增效、節(jié)能降耗、降低成本已成為生產(chǎn)企業(yè)管控的重要工作內(nèi)容。重點改進穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝、追求精良高效的設備已成為行業(yè)共識。希望通過提高設備的適應性來改善、簡化生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)中的不足，從而有效把握生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和可靠性。