煤粉計量與輸送是水泥廠燒成系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)。對設計者來說，煤粉秤及配套設備的選型是必須要考慮的，因為關系著燒成系統(tǒng)的溫度運行；對于項目執(zhí)行者來說，煤粉秤的經(jīng)濟效益是必須要考慮的，因為影響考核指標中燒成系統(tǒng)熱耗的高低；對于使用者來說，煤粉秤的連續(xù)有效的運行，是穩(wěn)定水泥燒成熱工制度，提高熟料產(chǎn)質量，降低煤耗，保證系統(tǒng)安全和連續(xù)穩(wěn)定運轉的關鍵因素。目前市場主流水泥熟料燒成系統(tǒng)采用的煤粉秤，按照計量稱重原理，分為科里奧利力秤和轉子秤兩種。

  本文將對比以上兩種煤粉秤在國內(nèi)某設計院兩條相同規(guī)格的燒成系統(tǒng)生產(chǎn)應用情況，分析煤粉秤配套羅茨風機參數(shù)﹑一次風機參數(shù)，壓縮空氣使用量，燒成系統(tǒng)消耗燃料等方面的情況，量化生產(chǎn)運行參數(shù)，分析科里奧利力秤運行經(jīng)濟效益。

  兩種煤粉秤原理簡析

  科里奧利力秤計量煤粉原理為：煤粉料流由可調(diào)速的分格輪喂料裝置進入科里奧利力秤秤體，秤體上的葉輪在轉動過程中，由料流施加科里奧利力，秤體葉輪主軸上扭力傳感器檢測到該力后，由一套信號檢測處理裝置處理該扭力信號并計算出料流流量，與控制系統(tǒng)中設定的料流流量進行對比，反饋調(diào)節(jié)喂料中分格輪轉速，以最終達到實際料流流量與設定值一致。

  轉子秤計量煤粉原理為：煤粉料流直接喂入轉子秤進料口至可調(diào)速分格輪秤盤上，分格輪秤盤轉至約180度后，秤體下方進風口吹風，將煤粉帶入上方煤粉出口，運行中由分格輪秤盤上的張力傳感器將秤盤實時稱重信號送入計量控制系統(tǒng)，計算出料流流量后與控制系統(tǒng)中設定的料流流量進行對比，反饋調(diào)節(jié)分格輪秤盤轉速，以最終達到實際料流流量與設定值一致。

  市場上各廠家的這兩種煤粉秤類型產(chǎn)品在結構和控制方面略有不同，但大致原理均基于以上所述。

  煤粉計量秤的工藝選型參數(shù)分析

  以兩條國內(nèi)某大型設計院5000t/d水泥熟料線項目上五級預熱器配套Φ4.8×74回轉窯為例，一線燒成系統(tǒng)煤粉秤選用國際領先品牌的轉子秤，二線選用國際領先品牌的科里奧利力秤，項目采用燃料情況為：單位熟料熱耗指標為3032kJ/kg-cl（725 kcal/kg-cl），燒成燃料煤炭（有褐煤和無煙煤兩種），熱值平均為23000kJ/kg（5500kcal/kg）。煤粉制備采用窯尾廢氣烘干，總圖布置中煤粉倉至窯頭燃燒器輸送距離為：水平184m，煤粉輸送高度15m，彎頭6個；煤粉倉至窯尾燃燒器輸送距離：水平距離70m，高度35m，彎頭6個。據(jù)此計算煤粉計量秤的主要選型參數(shù)見表1。

  輸送煤粉至窯頭燃燒器用羅茨風機

  根據(jù)表1中兩種秤廠家提供的輸送煤粉至窯頭的送煤風風量風壓，選用羅茨風機參數(shù)如下表2。按照燒成系統(tǒng)年運轉率90%計算，采用科里奧利力秤每年可節(jié)約用電82.78萬kWh。

  輸送煤粉至窯尾分解爐用羅茨風機

  根據(jù)表1中兩種秤廠家提供的輸送煤粉至窯尾分解爐的送煤風風量風壓，選用羅茨風機參數(shù)如下表3。按照燒成系統(tǒng)年運轉率90%計算，采用科里奧利力秤每年可節(jié)約用電50.46萬kWh。

  窯頭燃燒器用一次風機

  根據(jù)本項目采用的國際知名廠家燃燒器要求，窯頭一次風按窯頭燃燒空氣量10%設定，同時按照天津水泥設計研究院《煤粉燃燒器系統(tǒng)設計規(guī)程》，燃燒器送煤風與一次風機送風比例可定為3.75：6.25。窯頭一次風風機為羅茨風機，壓力25kPa，其選型結果見表4。按照燒成系統(tǒng)年運轉率90%計算，采用科里奧利力秤每年可節(jié)約用電49.98萬kWh。

  壓縮空氣用量

  本項目兩條生產(chǎn)線，均是窯頭窯尾共用一個煤粉倉，煤粉倉錐體均為壓縮空氣助流裝置。其中，煤粉轉子秤工藝布置如下：轉子秤秤體上帶有一個校驗小倉（廠家自帶），小倉底部下料處配置一個旋轉攪拌器，攪拌器需要壓縮空氣輔助攪拌，便于煤粉均勻穩(wěn)定下料，廠家要求每個攪拌器提供壓縮空氣100Nm³/h，同時每臺轉子秤噴吹轉子中煤粉需要12Nm³/h，該生產(chǎn)線煤粉秤共需壓縮空氣224Nm³/h。科里奧利力秤煤粉秤上喂料裝置直接與煤粉倉對接，只需壓縮空氣保持秤體葉輪軸承周圍微正壓，防止水分﹑煤粉進入軸承而影響計量精度及軸承壽命，兩臺煤粉秤共需壓縮空氣65Nm³/h。根據(jù)國家標準GB/T 13278-1991 《一般用干螺桿空氣壓縮機技術條件》中公式換算，0.7MPa的壓縮空氣1Nm3消耗功率0.0867kW，得出壓縮空氣相關參數(shù)見表5。按照燒成系統(tǒng)年運轉率90%計算，采用科里奧利力秤每年可節(jié)約用電10.87萬kWh。

  送煤風量對熱耗的影響

  送煤風量對燒成系統(tǒng)的熱耗有著一定的影響。當送煤風量增大時，燒成系統(tǒng)的熱耗也隨之增加。因為在用煤量及煤質不變的情況下，燒成系統(tǒng)所需的總風量是不變的。送煤風量的增加過多，將引起燃燒器和窯頭一次風機規(guī)格的加大。一次風量的增加將造成二次、三次風量的減少，燒成系統(tǒng)從冷卻機回收熱量減少，而這部分減少的熱量需要由一次燃料（煤）來補充，所以單位熟料燒成熱耗必然增大。所以，送煤風量不僅影響燒成熱耗，也影響投資成本的增加。熱耗隨著送煤風量的增加幅度可以通過計算得出。

  窯頭選用轉子秤實際運行過程中一次風量VY1K為16853Nm³/h，選用科里奧利力秤實際運行過程中一次風量VY1K為10043Nm³/h，即入回轉窯二次風風量VY2K減少6810Nm³/h。

  按照燒成系統(tǒng)年運轉率90%計算，燃煤熱值23000kJ/kg（5500kcal/kg）計算，采用科里奧利力秤每年可節(jié)約用煤4254噸。

  國產(chǎn)科里奧利力煤粉秤應用情況

  隨著科里奧利力煤粉秤越來越廣泛應用于水泥行業(yè)，同時自80年代起，我國水泥行業(yè)的迅速發(fā)展，國產(chǎn)科里奧利力煤粉秤越來越占據(jù)著國內(nèi)水泥熟料燒成系統(tǒng)煤粉計量輸送系統(tǒng)的主導地位。基于我司在南美的一條1000tpd熟料水泥生產(chǎn)線的考核報告，對比某國外知名品牌秤相關參數(shù)見表7。

  由上表所述，國產(chǎn)秤在送煤風量上與國外知名品牌秤相比較差別不大，對燒成系統(tǒng)影響一致。但是從數(shù)據(jù)上看，國產(chǎn)秤送煤過程中的料氣比和壓縮空氣用量仍然較大。原因一為：國產(chǎn)秤廠家在接收到設計院煤粉管道布置圖后，在煤粉管長度，彎頭數(shù)量方面核算較為粗略，為保險起見，選用較大的羅茨風機以增大煤粉輸送過程中的穩(wěn)定性。原因二為：設備本身精密性的情況也需要更多的壓縮空氣進行清掃和微正壓密封?？偟内厔萆峡?，國產(chǎn)秤隨著國家科技總體實力的發(fā)展，以及行業(yè)自身的迫切需求，在精度﹑穩(wěn)定性﹑能效性和經(jīng)濟效益方面與國外知名品牌差距越來越小。

  綜上，對于典型5000tpd熟料燒成系統(tǒng)，科里奧利力煤粉秤應用在節(jié)能減排方面具有很大優(yōu)勢，從經(jīng)濟效益上分析，年節(jié)約用電近200萬kWh，節(jié)約用煤約4200噸。兩種秤目前都廣泛用于水泥生產(chǎn)行業(yè)，由于測量原理的不同，科里奧利力秤整體性強，內(nèi)部結構復雜，而轉子秤則拆修簡單，易于維護。科里奧利力秤軸承聯(lián)動受力測量單元，易受水分﹑煤粉侵入，易磨損而計量喂料精度不易保障，對操作人員，維修人員要求性高，相對轉子秤則皮實耐用。特別是國產(chǎn)科里奧利力秤的迅速發(fā)展，從設備成本上降低了水泥生產(chǎn)廠家的一次投入和長期維護成本，并節(jié)能減排方面考慮，科里奧利力秤作為水泥工業(yè)煤粉計量設備有其優(yōu)越性。