粉煤灰的给料计量系统

　　1、供(贮)料仓

　　供(贮)料仓是保证系统的连续稳定供料环节，从给料计量控制角度，要求料仓的容积和结构比较利学合理，力求确保仓内物料基本处于“活化”不板结状态，保持物料仓压比较稳定。物料基本以“整体流”方式从仓内连续、均匀、稳定下料。避免出现“漏斗流”或塌仓喷料和起拱、堵料现象；避免出现“气栓”脉动下料现象。为此，供料尽量设置中间仓。为了确保连续，顺畅、均匀下料，料仓锥体与水平的夹角应在60—70度左右，最低应不小55度(气化松动料仓可除外)，出料口亦不可过小。根据具体工艺条件，可以设计成非对称结构料仓，或在料仓锥体部位喷涂或加装聚乙烯或特弗龙或不锈钢板内衬，也可加装圆锥改流体或空气松动物料等装置，以达到连续稳定下料的目的。

　　另外，尽量保持物料的仓压稳定，仓内物料料位波动不可太快、太大。所以，应设置料位检测和控制装置，而且，此料位测控装置最好采用称重标准仓方式的称重仓，即测控料位，同时也做仓内物料计量和给料计量设备的“在线”校正标准称重仓。即以此称重标准仓的计量数据为基准，定期标定、校验和调整粉煤灰给料计量装置的工作状态参数，使标定校验工作简便、快捷、准确、省时、省力，为经常、定期校验计量设备提供了条件，为保证粉煤灰给料计量准确和长期稳定工作提供了保障。所以，设置称重标准仓是十分必要的，尤其对于要求计量控制精度较高的使用场合，几乎是不可缺少的。

　　如果采用气力输送或料仓内设置空气松动装置，需要注意疏导排除空气，使料仓内物料中尽量少的混杂和“闷压”住空气，并力求出料口处与料仓内气压基本平衡。如果出料口到下一级预给料装置处于微负压环境更为理想，避免呈现较大正压状态。否则，可能导致“气栓”式脉动或喷射性下料，破坏连续、均匀、稳定下料，甚至造成堵料、冲跑料和失去控制，使预给料装置无法正常工作。

　　再有，料仓出料口的粉料螺旋闸门技术质量常常被人们忽略。但是“小小”的螺旋闸门处理不好．也会给用户带来麻烦。一般的螺旋闸门密封性能较差，容易出现喷灰漏料。有的开关调节困难费力，从而影响生产正常运行和生产环境。笔者参考德国技术设计的新型密封螺旋闸门，其主要特点是采用填料密封结构。另外，对于像干粉煤灰这样流动性极好的倾泻性物料，在实际生产使用中，可试着把闸门开度逐步加大，但不一定完全打开，能保证下料连续通畅即可，从而可减少仓压对出料状态的影响，有利于出料均匀稳定。

　　2、预给料装置

　　凡是倾泻性自由流动的粉体物料给料计量控制系统，均需配置预给料装置。干粉煤灰的给料计量系统，常用的预给料装置有回转叶轮给料机、螺旋给料机或水平叶轮给料机等。前两种设备结构简单、占空间高度小，操作维护简单方便、投资少，适用于一般给料计量场合。但一般的回转叶轮给料机，往往结构和加工精度不够理想。尤其是侧向和径向间隙较大，常常会产生漏料、跑料．不能稳定地控制瞬时给料量。所以，必须选用新型密封(结构)叶轮给料机或高精度的“富勒”叶轮给料机。而且，物料不得夹带杂物和黏湿性过大。否则，容易造成卡料、堵料等故障，并且给料量调节范围较窄。管螺旋给料机对物料适应性相对较强，控制调节比较均匀平缓，而且可以根据物料和工艺特性，选用设计相适应的螺旋结构。所以，在工艺布置允许的条件下，推荐优先选用管螺旋给料机。但是，对于作为预给料的螺旋机要求应更高一些，如：螺旋间隙尽量较小，设有防冲料稳流结构等，并有适当的耐磨性。

　　水平叶轮给料机，是带搅拌叶分层给料的给料机。其结构较为复杂，占用空间高度稍大，基本克服了仓压对给料状态的影响，给料比较均匀、稳定。并且，进料口较大，有利于料仓下料通畅。但价格较高，对物料夹带杂物、黏湿性和磨蚀性较敏感，设备结构如图1所示。

图1专用水平叶轮给料机

水平叶轮给料机由于结构较复杂，价格较高，目前，多配用在转子秤、环状天平计重机和科里奥利质量流量计等较重要的给料计量系统，在粉煤灰的给料计量系统中采用较少。

　　3、给料计量装置

　　由于粉体物料的物性、流动状态和工艺环境要求常有差异且变化较大，采用的给料计量设备的种类也较多。如：电子螺旋秤、粉料核子秤、固体物料流量计(包括：冲量流量计和溜槽流量计)、转子秤、科里奥利质量流量计和粉体物料定量给料(皮带)秤等。但是，从给料计量设备的系统结构特点和实际应用情况来看，虽然少数厂家曾采用粉料核子秤和固体流量计等计量控制粉煤灰给料。但实际效果多不理想，难以满足生产要求，计量控制精度较差，而且往往很不稳定。所以，不推荐采用此类给料计量装置。而PFISTER转子秤、SCHENCK科里奥利质量流量计和燕山粉研的环状天平计重机等，虽然具有较高的计量和控制精度，但设备价格较高，而且系统较为复杂，占用空间高度较大，对物料的水分、黏滞性和夹杂物等要求较严格，维护技术要求较高，对于极易吸潮、流动性变化较大的粉煤灰计量也不够理想。所以，目前粉煤灰的给料计量大多采用系统简单、对物料适应性较强、价格便宜的电子螺旋秤、国产转子秤(相当环状天平计重机)和粉体物料定量给料秤等。

　　3.1  给料计量设备方案比较

　　1)电子螺旋秤给料计量系统主要包括：可调速的预给料管螺旋给料机、恒速的计量螺旋机、称重传感器和称重控制器等。

　　目前，国内的电子螺旋秤大体可分为两种：一种是自平衡结构式，即计量螺旋秤体以支点为轴左右自重平衡(包括配重)。称重传感器测量的主要是计量螺旋管内的物料重。所以，称重传感器的量程上限较小，测量灵敏度较高。但是，由于自平衡结构限制，螺旋管一般很短，进出料口距离一般在1.1—1.4m范围，再加上螺旋间隙往往较大。所以，对于流动性极好的倾泻性物料的料流很难控制，从而造成计量不准确和不稳定，甚至冲跑料。因此，—般不适于粉煤灰物料的给料计量。

　　另一种是悬浮吊架结构式，即所谓全荷或半荷式螺旋秤。其秤体支点为悬挂或下支承，此悬挂支点又分为设置或不没置称重传感器两种(笔者推荐采用后一种)。出料口侧由2只或1只称重传感器吊挂或支承，计量螺旋处于悬浮吊挂状态。因此，螺旋管可较长，有利于控制料流和冲跑料现象。可以用于粉煤灰的称重计量。电子螺旋秤系统设备简单、占用空间高度很小，但纵向尺寸较大。系统密封性好，价格便宜、维护简单，可靠性较好。但是，由于螺旋转速不能代表物料实际流速，且没有稳定比例关系；电网的负荷、频率、电压波动变化，使计量螺旋不能保持恒速运行；螺旋轴、叶片黏附物料和间隙窜料造成零点变化不稳，皮重过大使测量灵敏度较低等因素影响，致使螺旋秤计量精度往往很低，且不够稳定。

　　2)转子秤和科里奥利给料计量系统由于设备价格限制，这2种设备用于粉煤灰给料计量时多采用国产化产品系统。主要包括：水平叶轮预给料机(或螺旋给料机、流量阀等)、计量秤体、称重和测速传感器、称重控制器等，如图2、图3所示。

图2转子秤给料计量系统

图3  科里奥利给料计量系统

它们的主要优点是系统密封性好，计量控制精度较高(配用水平叶轮给料机时为0.5％-1.0％)，运行比较稳定。但设备较复杂，占用空间高度达3m左右，设备价格较高。对物料水分、夹杂物控制较严，水分最好在1.5％以下，粒度<5mm。给料不稳定或有杂物、结块时，易产生堵料或卡料事故。管道内上下不得存在压差，否则产生的气流会影响计量精度。转子间隙小，磨损后会破坏密封，造成窜料、堵料等。由于粉煤灰富含晶体、玻璃体颗粒．对设备磨损性较强，且水分往往变化较大，容易结块。所以采用上述设备时须慎重考虑。

　　3)粉料定量给料秤系统

　　粉料定量给料秤系统，主要包括：预给料机(一般采用稳流管螺旋给料机或密封叶轮给料机)、TDG (SF)型粉料定量给料秤、称重和测速传感器及称重控制器等，如图4所示。 

图4  粉料定量给料秤给料计量设备系统

由于管螺旋给料机对物料和工作环境适应性较强、故障率低、流量调节平稳，而且可以针对不同物料的特性配做不同的螺旋结构，占用空间高度小，结构简单，价格便宜，所以，建议优先选用管螺旋预给料机。

　　TDG(SF)型粉料定量给料秤具有独特的新型尾部框架端头、内置式轴承、简便快捷地拆装皮带方式、改螺杆拉紧调节张紧为简便的滑块调节、大直径腰鼓形包胶滚筒等先进技术。重力张紧与自动调偏完美组合、独特的内清扫器、变频调速轴装直联减速电动机等新技术反映了当代先进水平。独特的柔性料封导料槽，较好地解决了冲跑料和扬尘问题。系统简单、稳定、可靠，占用空间高度小，纵向尺寸稍大，价格便宜，约是上述二种国产化设备价格的1/5左右。系统对物料和工艺环境适应性强，对物料水分等物性变化要求不严，流量调节范围可达10：1以上，计量精度为0.5％—1.0％。操作维护简便，经济实用。
经过在海螺、华新、淮北、宜兴等厂长期使用证明系统准确可靠，完全满足生产使用要求。综合比较，笔者认为：对于粉煤灰的给料计量，应优先选用粉料定量给料秤系统。

　　3.2  电气控制设备的选配

　　称重控制器、称重和测速传感器等电气测控设备系统，是给科计量装置的重要组成部分。但其具有较大的通用性和自由组合性。如：上述几种给料计量系统，机械设备完全不同，性能特点差异较大，但电气测控设备系统却大体相同或类似。所以，主要是根据具体工艺系统和设备档次水平选配和组合。当然，选配时要满足使用功能要求，合理的匹配并注重实用、经济、可靠。详细介绍参见文献[1]。

　　4、值得注意的几个问题

　　1)异步电动机变频调速，调速范围较宽工作特性好，系统简单，可靠性高，能适应粉尘工作环境，经济实用。所以，上述给料计量设备一般均采用变频调速方式。

　　从技术方面，变频调速范围可达10：1。但在实际生产中常常不便调节料流负荷，并且一般均采用优质普通鼠笼型电动机拖动，其仅适于在10-50Hz-范围运行，即调速范围为5:1。为了确保电动机不会产生“过流”和“过热”现象，有利于长期稳定工作和使用寿命，电动机最好在25～50Hz范围工作，即理想的调节范围为2:1左右。因此，不根据实际生产使用要求，给定过大的流量调节范围是一个误区。容易导致电动机工作状态不佳，增加传动系统故障。所以，应在满足生产使用要求的条件下尽量采用较小的调速范围。因此。给定的流量调节范围应切合实际。

　　2)3种给料计量系统的调速控制方式有所不同：电子螺旋秤计量系统预给料螺旋采用调速控制，  计量螺旋必须恒速运行；转子秤系统的预给料水平叶轮给料机和转子秤都需要调速控制，粉料定量给  料秤系统。国内—般均采用预给料机调速控制给料，而粉料定量给料秤(皮带)恒速运行。但笔者提出并通过实践证明，双调速更科学合理，它虽然增加一套测速和调速环节，但是十分必要。即预给料机作为被控设备，采用变频调速控制，粉料秤(皮带)作为随动跟踪控制调节。双调速方案只有如下特点：

　　①由于双调速系统皮带上的料层厚度(即负荷)比较稳定，有利于克服料流不稳定、冲跑料及扬尘现象，从而有利于保证更好的控制精度和稳定运行。

　　②与皮带恒速运行方式相比，双调速的给料量调节范围可增大一倍以上，从而为生产过程的流量  调节带来更大的空间便利。

　　③只调节预给料机的给料速率，定量秤皮带恒速运行时，系统有明显的长滞后问题，而双调速方式几乎是无滞后环节，从而更有利于控制质量和控制精度。

　　④定量给料秤皮带恒速运行时，由于电网频率、电压，设备负荷的变化干扰，皮带速度实际并不是是恒定的常数。因此，即使在正常的情况下，也会造成2％以上的误差，从而降低了系统的控制精度。

　　另外，粉煤灰配料时应注意2个问题：一是经过提升等输送环节后物料的离析和扬尘，二是提高活性问题。此为工艺范畴，本文不做过多讨论。不过笔者认为从磨头加入较磨尾加入更好。

　　5、结束语

　　通过3种给料计量设备力案比较，笔者认为采用粉料定量给料秤计量控制粉煤灰，系统简单、工作可靠、计量准确、经济实用、技术成熟，应该成为首选方案。并且，此系统方案也基本适用于生料粉、窑灰、细磨矿粉等粉体物料给料计量系统。