摘 要：针对某水泥厂粉煤灰计量环节存在的欠料、计量波动大问题，改进稳流给料设备和助流工艺。结果表明：粉煤灰计量系统实现了长期稳定运行，现场冒灰问题得到有效解决。改造后的粉煤灰计量系统装机功率大幅降低。

关键词：粉煤灰计量系统；科氏力秤；稳流给料机；工艺改进

0 引言

粉煤灰作为水泥生产中常用的混合材料，已广泛应用于水泥生产。然而该类物料的精确计量与配比控制，往往受到工艺条件、储库限制、卸料助流等因素的影响。特别是对于早期的渣粉储库，其在设计或选型上更多地关注计量系统，容易忽视库内工艺、物料特性、助流卸料，这是常见的共性问题。本文以某水泥企业在矿粉配料系统中出现的断料、欠料、冲料等典型问题进行分析，充分考虑企业所面临的成本压力和效益挑战，通过工艺和设备配置的优化，提升现场配料计量稳定性。

01 粉煤灰配料工艺

该厂粉煤灰库采用的是直径为15 m的圆形CH储库结构，库底布置有对称的扇形充气区，充气区内设有密排的充气箱，呈圆锥形斜面向库中心倾斜，库内设有混凝土减压锥，其结构如图1所示，为确保库内下料，现场采用2台罗茨风机助流(一用一备，罗茨风机功率45 kW，风量26.1 m3/min，风压58.8 kPa )。

而在粉煤灰计量方面，该企业选用了科氏力计量系统KXT(F)-IV，计量范围5～50 t/h，稳流给料部分则采用“叶轮给料机+螺旋给料机”的配置方式，控制部分则通过PID控制叶轮给料机的给料频率，实现计量秤给定与反馈控制。现场给料与计量部分如图2所示。

图1 某水泥厂粉煤灰库结构

图2 粉煤灰计量系统工艺现状

02 现场存在的问题

该套系统自生产运行以来，一直存在计量不稳定、计量波动的问题，主要问题表现为：运行中时常出现欠料、不下料，需要启动罗茨风机助流但长时间开启罗茨风机会导致卸料系统正压过高冒灰现象严重，一旦停运罗茨风机3min后，会再次出现不下料的情况。如此反复的、不连续下料，造成计量调节波动较大，严重影响水泥质量。其典型运行曲线如图3所示。

图3 粉煤灰计量系统运行曲线

尽管该厂于2021年对粉煤灰库进行清库处理后，仍然无法解决上述问题，于是联系我司前往现场协助解决。分析现场的生产工艺和运行情况，我们认为引起下料不连续的原因为：

(1)库内助流卸料不合理：由于渣粉的物料特性，容易在储库内结拱或造成堵塞，导致下料不畅。现场实际配料约为15～25 t/h，需要合理的风压和风量，以实现物料的均匀活化，而选型过大，则导致现场出现冒灰、正压问题；选型过小，则不能很好地起到助流效果，还容易导致能源浪费。

(2)稳流效果不佳：由于渣粉具有一定的磨蚀性，长期使用会导致卸料设备和输送设备的磨损，而结构相对简单的叶轮给料机容易因磨损而加大叶轮与机壳之间的间隙，进一步导致物料漏料或冲料。

(3)调节控制难：因在叶轮给料机和计量种之间有1～2 m的螺旋给料设备，会导致计量秤的反馈信号延迟，从而引起系统响应滞后。这种情况下，会使得依赖于实时反馈的PID调节控制无法及时调整输出。此外，长距离输送系统通常具有较大的惯性，物料在输送过程中会积累动能和势能，导致系统的动态响应变慢，容易出现超调或振荡现象。

03 改进措施

结合现场存在的问题，秉承性价比原则，分别从设备和工艺两个方面对现场采取了措施。

3.1 选用稳流给料机实现稳定给料

针对给料锁料难和长距离输送存在的不足，将叶轮给料机+螺旋给料机更改为稳流给料机。改进后的工艺配置不存在原先螺旋给料长距离输送的问题，有利于PID的稳定调节与控制。

此外，相比叶轮给料机，稳流给料机更容易锁料和防止冲料，主要原因在于其设计和工作原理的不同，实物如图4所示。

图4 稳流给料机实物图

(1)结构设计：稳流给料机由进料仓、减压仓、均压仓、计量仓组成。这种设计可以确保物料在不同层之间的均匀分布，从而避免物料的冲击。

(2)均压仓：稳流给料机配备了均压仓，均压仓内设置有均压仓搅拌器，能够有效地调节物料的流动压力，使物料流动更加平稳。

(3)隔板设计：稳流给料机计量仓内设置分隔轮转子，转子与仓壁之间设置耐磨、耐热、易更换的密封胶板。计量仓隔板上的进料口和出料口在密封胶板的弹性密封下，可以均匀控制物料的流动速度，防止物料突然冲出

(4)搅拌和推料装置：稳流给料机内部通常配有搅拌臂和推料板，这些装置可以不断搅拌和推动物料，防止物料在某一处堆积，从而避免了锁料和冲料现象。

实施过程中，对现场一台2011年购置的稳流给料机进行检查(见图5所示)，其密封胶板间隙上端与侧面约0.2 mm左右，下侧间隙约0.4 mm左右，可满足现场利旧使用要求。

改进后的给料工艺如图6所示。

图5 稳流给料机的密封胶板磨损诊断

图6 改进后的粉煤灰计量系统工艺布置图

3.2 优化助流卸料工艺

改造前，罗茨风机配置风量显然存在过高和能源浪费问题，如果对罗茨风机实施变频调节可能会存在压头不足以及增加额外购置成本。仔细分析粉煤灰库的结构特点，由于大库助流共分为6个区，且库底中心设置减压锥，可能存在进减压锥外圈结拱，需要进行及时助流破拱维持下料通畅。

因此，采用压缩空气喷吹，配合调整喷吹强度和频率，可以更好地控制物料的流速和流量。因此，在实施过程中，考虑到给料的能力不高，在1区和4区将助流管道分别接入压缩空气炮喷吹，并将助流控制接入PLC实现联动，启动条件为给料机设备启动后开始进行循环吹气(间隔时间设置为5 min)，增加断料预判启动助流功能，当反馈值等于设定阈值时触发空气炮进行破拱，设计值为小于1.1 t(可调节)时延时2～5 s触发启动。压缩空气炮喷吹工艺如图7所示。

图7 压缩空气炮喷吹工艺

04 结语

(1)采用稳流给料机方案后，下料基本稳定，在未出现欠料情况，下料维持稳定控制偏差约±0.5t/h 范围，但无法维持长期稳定，需要借助罗茨风机的断续助流。总体上看，将稳流给料机替换叶轮给料机后，稳定控制效果得到有效提升。

(2)增加空气炮循环喷吹后，对库内结拱断料有明显改善效果，能长期维持下料的稳定性。与罗茨风机助流相比，解决了冒灰漏灰和现场清洁问题。

(3)改造前的设备总功率54.5kW，其中叶轮给料机40 kW，螺旋给料机5.5 kW，罗茨风机45.0kW改造采用压缩空气炮间隔时间喷吹，仅稳流给料机需5.5kW的功率，节能效果明显。

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作者：王亚峰

单位：中建材（合肥）机电工程技术有限公司

来源：新世纪水泥导报2025年第一期