粉煤灰計量精度改進措施

趙文禮

1 引言

我公司2 號水泥磨生產P·O42.5 和P·F32.5 兩種水泥，采用2臺不同量程的轉子秤作為粉煤灰原料計量設備。生產P·O42.5 水泥時，粉煤灰用量較少，下料穩定；生產P·F32.5 水泥時，粉煤灰用量較大，下料時轉子秤易出現波動和下料不暢的情況，積聚過多的物料進入計量裝置，導致物料計量不準，需增加獨立的穩料裝置進行鎖料。受限于粉煤灰庫底空間，我公司無法安裝獨立的穩料裝置，且常需加壓縮空氣擾動物料以避免下料不暢，鎖料控制難度較大，生產成本高，急需對轉子秤進行改進。

2 粉煤灰計量方式的改進歷程

2009 年～2012 年，使用“單分格輪+膠帶秤”的計量方式。單分格輪鎖料效果欠佳，經常竄料，粉煤灰易外溢，導致膠帶秤及其他設備被掩埋，生產連續性差。

2012～2017 年，使用“雙分格輪+鉸刀秤”的計量方式。雙分格輪鎖料效果優于單分格輪，但仍有竄料現象。鉸刀秤密封性能較好，竄料時物料不會外溢，但一臺鉸刀秤無法同時滿足生產P·O42.5和P·F32.5 兩種水泥時不同摻量粉煤灰的計量需求。生產P·O42.5 水泥時，鉸刀秤經常被壓死；生產P·F32.5 水泥時，下料量不足，加壓縮空氣擾動后，提升機電流波動較大。

2017～2021 年，使用“氣化箱+雙轉子秤”的計量方式。兩臺轉子秤量程不同，解決了生產不同品種水泥時，計量不同摻量粉煤灰的需要。生產P·O42.5 水泥時，轉子秤計量穩定；生產P·F32.5 水泥時，受下料波動影響，仍然存在竄料現象，提升機電流波動較大。

3 雙轉子秤計量存在的問題

我公司2 號水泥磨生產P·O42.5 和P·F32.5 兩種水泥，原材料配比和產量各不相同，粉煤灰用量在10～90t之間頻繁調整。為滿足生產需求，我公司采用兩臺不同量程的轉子秤進行粉煤灰計量。但粉煤灰庫底空間高度不足，無法安裝單獨的穩料裝置，生產P·F32.5水泥時，在庫內下料量不足的情況下，需要加壓縮空氣擾動物料，但物料擾動后，秤體易出現竄料，大部分粉煤灰無法計量。雖然秤體反饋比較平穩，但提升機電流大幅波動，影響了水泥質量。為保證水泥質量，只能采用保守的粉煤灰設計配比進行生產，水泥生產成本較高；在操作控制層面上，秤體竄料時只能通過提高提升機電流控制粉煤灰摻量，計量不夠精確，此種控制方法明顯不利于水泥產品質量及成本的把控。

改進前，P·F32.5 水泥3d 抗壓強度對比如圖1所示，P·F32.5水泥28d抗壓強度變異系數如圖2所示。由圖1、圖2可知，P·F32.5水泥富余強度高、變異系數大。

圖1 改進前P·F32.5水泥3d抗壓強度目標平均值和實際平均值對比

圖2 改進前P·F32.5水泥28d抗壓強度變異系數

4 雙轉子秤計量的改進措施

從“人、機、料、法、環、測”六個方面對雙轉子秤穩料計量影響因素進行了列舉分析，最終確定其主要影響因素為秤體密封性差，次要影響因素為水泥組分測定儀精度低，測量結果不能作為標定轉子秤計量精度的依據。

4.1 轉子秤密封效果差的改進措施

改造前，轉子秤密封為簡單的迷宮結構，迷宮間隙呈水平方位。使用初期，因鐵質雜質頻繁進入，造成轉子秤轉子卡死，多次修整打磨后，迷宮間隙進一步加大至3mm 左右，密封效果差。為了改善轉子秤密封效果，使密封結構更加合理，根據實測尺寸，利用CAD 軟件模擬各零件間的位置關系和裝配間隙，確定了充分利用原有結構，重新設計迷宮密封與端面密封相結合的新結構形式。

改造時，將迷宮間隙縮小至0.8mm，并呈垂直方位，鐵質雜質不易進入，不易導致生產中斷。同時，將密封毛氈通過壓緊彈簧持續壓緊在轉子頂部端面上，接觸部位采用鏡面不銹鋼材質，以減少對毛氈的磨損，滿足持續鎖料密封的要求。改造后，轉子秤密封良好，密封毛氈使用1年多來幾乎無磨損。改造前后轉子秤密封結構對比如圖3所示。

圖3 改造前后轉子秤密封結構對比

4.2 轉子秤下料波動大的改進措施

（1）在粉煤灰庫底下料口上方安裝減壓錐，解決物料膨拱問題。

（2）在下料錐斗上安裝4 塊開式充氣箱，改善充氣擾動物料效果。

（3）根據生產組織規律，控制粉煤灰庫位保持在11～14m，減少倒庫對下料的影響。

減壓錐及開式充氣箱示意如圖4所示。

圖4 減壓錐及開式充氣箱示意

4.3 轉子秤計量精度差的改進措施

（1）使用新型水泥組分測定儀，提高測量精度。

（2）根據水泥組分測定儀的測量數據，反推粉煤灰實際摻量，解決無法進行實物標定的難題。

（3）在轉子秤進料口安裝收塵風管，解決進入稱量區域物料含氣量較大的問題。

（4）在轉子秤進料口內部圓周方向安裝8塊強磁鐵，解決粉狀物料中鐵質雜質含量高的問題，提高轉子秤連續運行能力。

4.4 粉料摻加量判斷精度差的改進措施

轉子秤密封和下料改造前后，提升機電流波動情況如圖5所示。改造前，提升機電流波動大，操作員通過監測提升機電流判斷粉料摻加量，判斷精度差。轉子秤密封和下料改造后，提升機電流波動明顯減小且持續穩定，具備通過秤體反饋判斷粉料摻加量的條件。優化粉料摻加量判斷方式，提升粉料摻加量判斷精度的措施如下:

圖5 改造前后提升機電流波動情況

（1）加大出磨水泥取樣頻次，持續檢測粉煤灰摻加量數據。根據檢測數據，優化粉煤灰配比，觀察數據變化趨勢，使水泥組分測定儀檢測數據與給定配比趨于一致。

（2）以水泥組分測定儀測量分析數據為依據，對轉子秤計量進行多次標定，以粉煤灰最小摻量和最大摻量計量數據為依據，重新校準計量線性，達到精確計量的目的。

（3）要求操作員以秤體反饋控制粉煤灰摻加量，改變以提升機電流為依據判斷粉煤灰摻量的操作理念，最終實現100%配比生產。

5 改造效果

改造后，生產P·O42.5和P·F32.5水泥時，轉子秤均能精確計量粉煤灰，提升機電流穩定，設備運行正常，取得了良好的社會效益和經濟效益。

5.1 社會效益

（1）改造后，P·F32.5 水泥3d 強度平均值從20.2MPa降至19.2MPa；水泥28d強度變異系數由平均3.3%降至平均2.1%，水泥產品質量更趨穩定。

（2）改造后，轉子秤鎖料密封及稱重計量實現了一體化，無需另安裝獨立的穩料裝置。

5.2 經濟效益

（1）100%配比生產后，P·F32.5 水泥產量由205t/h 提 高 到220t/h，電 耗 由30.2kW·h/t 降 到29.4kW·h/t。

（2）粉煤灰下料穩定、計量精確、摻量提高。水泥配比持續優化，粉煤灰配比增加1.91%，熟料配比降低1.40%，粉煤灰摻量僅需滿足水泥目標強度下限即可，有利于降低生產成本。優化后，水泥生產成本下降4.1元/t，預計全年可節約成本82萬元。