CN104457224A - 一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统及生产工艺方法 - Google Patents
一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统及生产工艺方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统，它包括生料均化库、入料可控加料通道、称重稳流仓、流化系统、收尘系统、空气输送斜槽和提升机，其特征在于还包括由受料口、气动开关阀、转子秤、定量喂料控制单元和平台组成的生料定量喂料装置，所述受料口设置在称重稳流仓下部、受料口的下部与气动开关阀连接；所述转子秤设置在平台上，该转子秤的进料口通过软管与气动开关阀连接，该转子秤的出料口通过软管与空气输送斜槽入料接口连接，该转子秤的排气装置通过软管与收尘管道连接。本发明既能够准确地计量粉体流量，又能够实现精确的定量喂料，使得入窑生料均匀、稳定和顺畅，有利于实现窑系统热工制度的稳定运行和节能减排。
Description
技术领域
本发明属于水泥生产技术领域，特别是涉及一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统及生产工艺方法。
背景技术
如图1所示，现有典型的干法水泥回转窑生料喂料系统，包括生料均化库(1)，该生料均化库(1)的底部设有气力均化系统(2)，该生料均化库(1)的侧下部设有向称重稳流仓(4)加料的两条或两条以上入料斜槽，该入料斜槽上分段设置手动开关阀和入料调节阀(3)等，以构成可控加料通道(16)；称重稳流仓(4)由仓体、称重模块(5)和料位控制单元(6)等组成，其顶部通过管道与收尘系统(34)连接，加料同时排除气力均化通入的气体；称重稳流仓(4)的底部设有流化系统(7)，该流化系统(7)由风机、管路和充气箱等组成；称重稳流仓(4)的侧下部设有出料斜槽，该出料斜槽分段设置手动开关阀、气动开关阀和喂料调节阀(8)等；该出料斜槽的末端设有计量装置(12)和空气输送斜槽(10)，该空气输送斜槽(10)包括设置在其底部的斜槽风机(11)和管路，计量装置(12)和空气输送斜槽(10)的设置顺序，以优选计量装置(12)在前，以下有关对典型的干法水泥回转窑生料喂料系统的生产工艺的说明，均建立在所述优选设置顺序的基础上，空气输送斜槽(10)的末端设置提升机(13)。
上述称重稳流仓(4)的下部流化出料、上部加料，由料位控制单元(6)根据称重模块(5)反馈的重量信号调节入料调节阀(3)开度控制加料量，从而保持一定料位；达到设定料位后，出料和进料平衡是称重稳流仓(4)保持恒定料位的必要条件；生产过程中，收尘系统(34)的收尘能力恶化、生料均化库(1)内出现塌仓等不稳定因素，增大了称重稳流仓(4)的料位控制波动的可能性。
上述喂料调节阀(8)是控制生料实时喂料量的执行机构；计量装置(12)对入窑生料量进行计量，计量装置(12)有溜槽秤、冲板流量计、科氏力秤及转子秤等几种形式。
在生产过程中，窑尾生料粉从称重稳流仓(4)出口至提升机(13)，计量装置(12)对经过生料量进行计量运算生成反馈流量，生料喂料控制单元(9)对反馈流量和设定流量进行比较，输出开度调节信号至喂料调节阀(8)控制生料喂料量。
综上所述，当现有典型的干法水泥回转窑生料喂料系统的称重稳流仓(4)的料位控制平稳时，生料喂料流量波动情况基本能达到生产要求，但还存在以下明显不足：一是使用喂料调节阀(8)作为调节机构，由于其生料喂料流量的特性为非线性，称重稳流仓(4)的料位变化等对生料喂料流量波动影响大，且控制环节存在明显的滞后性，直接影响生料喂料过程的稳定性；二是生料喂料过程中的不稳定，将引起回转窑系统热工制度的不稳定，影响熟料的产量和质量，相对于稳定的热工制度工况煤耗高、NOX等排放浓度高。如何克服现有技术的不足已成为水泥生产技术领域中亟待解决的重点难题之一。
发明内容
本发明目的是为克服现有技术存在的不足而提出一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统及生产工艺方法，本发明既能够准确地计量粉体流量，又能够实现精确的定量喂料，使得入窑生料均匀、稳定和顺畅，有利于实现窑系统热工制度的稳定运行和节能减排。
根据本发明提出的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统，它包括生料均化库、入料可控加料通道、称重稳流仓、收尘系统、空气输送斜槽和提升机，其中：生料均化库的底部设有气力均化系统，该生料均化库侧下部通过可控加料通道与称重稳流仓连接，该称重稳流仓包括仓体、称重模块和料位控制单元，其顶部通过管道与收尘系统连接，称重稳流仓的底部设有流化系统；其特征在于还包括生料定量喂料装置，该生料定量喂料装置包括受料口、气动开关阀、转子秤、定量喂料控制单元和平台，其中：所述转子秤包括进料口、电机减速机、支点组件、称重单元、机架、出料口、测速单元、排气装置、秤体、转子组件和助流装置；所述生料定量喂料装置的受料口设置在称重稳流仓侧下部、受料口的下部与气动开关阀连接；所述转子秤设置在平台上，该转子秤的进料口通过软管与气动开关阀连接，该转子秤的出料口通过软管与空气输送斜槽入料接口连接，该转子秤的排气装置通过软管与收尘管道连接；所述收尘管道与称重稳流仓顶部的收尘系统连接；所述空气输送斜槽的末端设置提升机，该提升机将经过生料定量喂料装置计量和定量控制的生料粉提升至下道喂入预热器工序。
本发明的实现原理是：称重稳流仓的底部通入流化气体并与生料粉混合形成半流体状，气动开关阀打开，使半流体状的生料粉经受料口喂入转子秤；电机减速机驱动转子组件旋转，在转子秤进料的同时，由排气装置将受料腔体形成气阻的气体排掉，使得转子秤的秤体计量侧充填率达到100％，其半流体状生料粉的喂料流量与转子秤的转速为准线性关系；定量喂料控制单元根据生料喂料负荷率和喂料速度进行实时运算流量，跟踪比较设定流量后输出转速信号对电机减速机进行调速控制，该控制方式扰动小，计量准确，控制品质高。
本发明与现有典型的干法水泥回转窑生料喂料系统及其生产工艺相比其显著优点在于：本发明采用生料定量喂料系统替代喂料调节阀和计量装置两套设备，优化了新型干法水泥回转窑生料喂料系统的工艺设备和工艺流程，以致能够快速、准确地调节生料喂料的流量，使得入窑生料均匀、稳定和顺畅，有利于窑系统热工制度的稳定运行和节能减排。
附图说明
图1为现有典型的干法水泥回转窑生料喂料系统的设备结构示意图。
图2为本发明提出的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统的设备结构示意图。
图3为本发明提出的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统的设备布置示意图。
图4为本发明提出的转子秤的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
结合图2、图3和图4，本发明提出的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统，包括生料均化库(1)、入料可控加料通道(16)、称重稳流仓(4)、流化系统(7)、收尘系统(34)、空气输送斜槽(10)和提升机(13)，其中：生料均化库(1)的底部设有气力均化系统(2)，该生料均化库(1)侧下部通过可控加料通道(16)与称重稳流仓(4)连接，该称重稳流仓(4)包括仓体、称重模块(5)和料位控制单元(6)，其顶部通过管道与收尘系统(34)连接，称重稳流仓(4)的底部设有流化系统(7)；还包括生料定量喂料装置(14)，该生料定量喂料装置(14)包括受料口(17)、气动开关阀(19)、转子秤(20)、定量喂料控制单元(15)和平台(27)，其中转子秤(20)包括进料口(31)、电机减速机(18)、支点组件(21)、称重单元(22)、机架(23)、出料口(24)、测速单元(25)、排气装置(26)、秤体(28)、转子组件(29)和助流装置(30)；所述生料定量喂料装置(14)的受料口(17)设置在称重稳流仓(4)侧下部、受料口(17)的下部与气动开关阀(19)连接；所述转子秤(20)设置在平台(27)上，该转子秤(20)的进料口(31)通过软管(32)与气动开关阀(19)连接，该转子秤(20)的出料口(24)通过软管与空气输送斜槽(10)入料接口连接，该转子秤(20)的排气装置(26)通过软管与收尘管道(33)连接；所述收尘管道(33)与称重稳流仓(4)顶部的收尘系统(34)连接，所述空气输送斜槽(10)的末端设置提升机(13)，该提升机(13)将经过生料定量喂料装置(14)计量和定量控制的生料粉提升至下道喂入预热器工序。
在本发明提出的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统中，所述的定量喂料控制单元(15)包括流量积算仪表、plc可编程存储器和控制电路；所述的转子秤(20)的称量范围为50吨/小时-500吨/小时；所述的助流装置(30)为具有以散射状气流吹向出料口(24)及助流生料粉快速下落的外部气源装置。
结合图2、图3和图4，本发明提出的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统的生产工艺方法，包括如下具体步骤：
步骤1，生料均化与储存：生料均化库(1)的底部由气力均化系统(2)通入气体，使生料粉在气力和重力条件下进行均化，均化后的生料粉经由称重稳流仓(4)上部的入料可控加料通道(16)送入称重稳流仓(4)内，然后由称重稳流仓(4)顶部连接收尘系统(34)的管道排出；称重稳流仓(4)内控制设定料位，称重模块(5)产生重量信号，经料位控制单元(6)运算处理得到料位反馈值，该料位反馈值与料位控制单元(6)的料位设定值进行比较并控制入料调节阀，形成料位反馈闭环控制；
步骤2，生料定量喂料：称重稳流仓(4)的底部由流化系统(7)通入流化气体并与生料粉混合形成半流体状，气动开关阀(19)打开，使半流体状的生料粉经受料口(17)喂入转子秤(20)；电机减速机(18)驱动转子组件(29)旋转，在转子秤(20)进料的同时，由排气装置(26)将受料腔体形成气阻的气体排掉，使得转子秤(20)的秤体(28)计量侧充填率达到100％，半流体状生料粉的喂料流量与转子秤(20)的转速为线性关系；转子组件(29)旋转将生料粉由进料口(31)送至出料口(24)，助流装置(30)助流生料粉喂入空气输送斜槽(10)；
步骤3，生料输送：生料粉经生料定量喂料装置(14)计量控制后，喂入空气输送斜槽(10)，经空气输送斜槽(10)输送到提升机(13)提料斗内，再由提升机(13)将生料粉提升至下道预热器工序。
本发明提出的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统的生产工艺方法的进一步优选方案是：步骤2所述称重稳流仓(4)内控制设定料位，是指称重稳流仓(4)内的生料粉的料位不低于满料位的70％；步骤2所述料位反馈值，是指承载称重稳流仓(4)全部重量的称重模块(5)将重量信号传输至料位控制单元(6)减去空仓重量后运算得到的生料的净重；步骤2所述料位设定值，是指称重稳流仓(4)预先设定的需要控制达到的生料净重；步骤2所述流化气体的压力为30-50kpa，流量为10-20m3/分钟；步骤2所述转子秤(20)的秤体(28)计量侧充填率达到100％，是指秤体(28)计量侧腔体内生料粉充填的体积百分比，其中，秤体(28)计量侧为秤体(28)以支点组件(21)构成的支点轴线为分割线、属于称重的一侧；步骤2所述半流体状生料粉的喂料流量与转子秤(20)的转速为线性关系，是指转子秤(20)喂料流量与转子秤(20)的转速和转子秤(20)计量侧的负荷率的积成正比关系，转子秤(20)计量侧的充填率为100％，其负荷率为近似常数，所以转子秤(20)的生料喂料流量与转子秤(20)的转速为准线性关系。
下面结合图2、图3和图4，进一步说明本发明的试验实施例。
本发明用于对某日产5000t/d熟料生产线对窑尾生料喂料系统的生产工艺实施改造，在距称重稳流仓(4)仓底约500mm处设置受料口(17)，该受料口(17)的宽度为700mm、高度为400mm；受料口(17)的下法兰与气动开关阀(19)连接；根据空间要求，确定布局平台(27)和转子秤(20)的安装位置，该转子秤(20)的进料口(31)通过软管与气动开关阀(19)连接；排气装置(26)通过软管与收尘管道(33)连接，该收尘管道(33)与称重稳流仓(4)顶部的收尘系统(34)连接；转子秤(20)的出料口(24)通过软管与空气输送斜槽(10)的接口连接；在电气控制室内安装定量喂料控制单元(15)并通过采集开关量、模拟量信号与DCS系统连接；所述转子秤(20)的称量范围为50吨/小时-500吨/小时。
本发明经反复试验验证，取得了满意的应用效果。本发明在某日产5000t/d熟料生产线上试用的结果表明，经改进后的窑热工制度运行稳定可靠，熟料质量大幅度提高，且简化了中控人员操作，能够以客观准确的量的概念帮助生产工艺操作人员分析生产过程和调整生产工艺，减少操作过程失误率，使得吨熟料煤耗降低2kg以上，经济效益和社会效益显著。
Claims (10)
1.一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统，包括生料均化库(1)、入料可控加料通道(16)、称重稳流仓(4)、收尘系统(34)、空气输送斜槽(10)和提升机(13)，其中：生料均化库(1)的底部设有气力均化系统(2)，该生料均化库(1)侧下部通过可控加料通道(16)与称重稳流仓(4)连接，该称重稳流仓(4)包括仓体、称重模块(5)和料位控制单元(6)，其顶部通过管道与收尘系统(34)连接，称重稳流仓(4)的底部设有流化系统(7)；其特征在于还包括生料定量喂料装置(14)，该生料定量喂料装置(14)包括受料口(17)、气动开关阀(19)、转子秤(20)、定量喂料控制单元(15)和平台(27)，其中：所述转子秤(20)包括进料口(31)、电机减速机(18)、支点组件(21)、称重单元(22)、机架(23)、出料口(24)、测速单元(25)、排气装置(26)、秤体(28)、转子组件(29)和助流装置(30)；所述生料定量喂料装置(14)的受料口(17)设置在称重稳流仓(4)侧下部、受料口(17)的下部与气动开关阀(19)连接；所述转子秤(20)设置在平台(27)上，该转子秤(20)的进料口(31)与气动开关阀(19)之间采用软管(32)连接，该转子秤(20)的出料口(24)通过软管与空气输送斜槽(10)入料接口连接，该转子秤(20)的排气装置(26)通过软管与收尘管道(33)连接；所述收尘管道(33)与称重稳流仓(4)顶部的收尘系统(34)连接；所述空气输送斜槽(10)的末端设置提升机(13)，该提升机(13)将经过生料定量喂料装置(14)计量和定量控制的生料提升至下道喂入预热器工序。
2.根据权利要求1所述的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统，其特征在于所述定量喂料控制单元(15)包括流量积算仪表、plc可编程存储器和控制电路。
3.根据权利要求1所述的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统，其特征在于所述转子秤(20)的称量范围为50吨/小时-500吨/小时。
4.根据权利要求1所述的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统的生产工艺方法，它包括步骤1，生料均化与储存：生料均化库(1)的底部由气力均化系统(2)通入气体，使生料粉在气力和重力条件下进行均化，均化后的生料粉经由称重稳流仓(4)上部的入料可控加料通道(16)送入称重稳流仓(4)内，然后由称重稳流仓(4)顶部连接收尘系统(34)的管道排出；称重稳流仓(4)内控制设定料位，称重模块(5)产生重量信号，经料位控制单元(6)运算处理得到料位反馈值，该料位反馈值与料位控制单元(6)的料位设定值进行比较并控制入料调节阀(3)，形成料位反馈闭环控制；其特征在于还包括如下步骤：
步骤2，生料定量喂料：称重稳流仓(4)的底部由流化系统(7)通入流化气体并与生料粉混合形成半流体状，气动开关阀(19)打开，使半流体状的生料粉经受料口(17)喂入转子秤(20)；电机减速机(18)驱动转子组件(29)旋转，在转子秤(20)进料的同时，由排气装置(26)将受料腔体形成气阻的气体排掉，使得转子秤(20)的秤体(28)计量侧充填率达到100％，半流体状生料粉的喂料流量与转子秤(20)的转速为线性关系；转子组件(29)旋转将生料由进料口(31)送至出料口(24)，助流装置(30)助流生料喂入空气输送斜槽(10)。
步骤3，生料输送：生料粉经生料定量喂料装置(14)计量控制后，喂入空气输送斜槽(10)，经空气输送斜槽(10)输送到提升机(13)提料斗内，再由提升机(13)将生料粉提升至下道预热器工序。
5.根据权利要求4所述的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统的生产工艺方法，其特征在于步骤1所述称重稳流仓(4)内控制设定料位，是指称重稳流仓(4)内的生料粉的料位不低于满料位的70％。
6.根据权利要求4所述的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统的生产工艺方法，其特征在于步骤1所述料位反馈值，是指承载称重稳流仓(4)全部重量的称重模块(5)将重量信号传输至料位控制单元(6)减去空仓重量后经运算得到的生料的净重。
7.根据权利要求4所述的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统的生产工艺方法，其特征在于步骤2所述料位设定值，是指称重稳流仓(4)预先设定的需要控制达到的生料净重。
8.根据权利要求4所述的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统的生产工艺方法，其特征在于步骤2所述流化气体的压力为30-50kpa，流量为10-20m3/分钟。
9.根据权利要求4所述的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统的生产工艺方法，其特征在于步骤2所述转子秤(20)的秤体(28)计量侧充填率达到100％，是指秤体(28)计量侧腔体内生料粉充填的体积百分比，其中，秤体(28)计量侧为秤体(28)以支点组件(21)构成的支点轴线为分割线、属于称重的一侧。
10.根据权利要求4所述的一种改进的干法水泥回转窑生料定量喂料系统的生产工艺方法，其特征在于步骤2所述半流体状生料粉的喂料流量与转子秤(20)的转速为线性关系，是指转子秤(20)喂料流量与转子秤(20)的转速和转子秤(20)计量侧的负荷率的积成正比关系，转子秤(20)计量侧的充填率为100％，其负荷率为近似常数，所以转子秤(20)的生料喂料流量与转子秤(20)的转速为准线性关系。
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